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JP3566599B2 - Image forming apparatus and process cartridge - Google Patents
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JP3566599B2 - Image forming apparatus and process cartridge - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置およびプロセスカートリッジに関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば転写方式電子写真装置において、転写後の感光体(像担持体)に残存する転写残トナーを感光体面から除去するクリーニング工程は、クリーニング部材を感光体に押し当てて転写残トナーをせき止め廃トナー容器に掻き落として捕集させる工程であり、ブレード型のクリーニング部材が用いられる。このようなクリーニング部材は、直接感光体に当接させるので転写残トナーの捕集性に優れている。
【0003】
しかしながら、長期耐久や微粉等の影響でクリーニング部材に劣化が生じた場合、クリーニング部材から転写残トナーがすり抜け帯電部材に付着し均一帯電性が低下することがある為にクリーニング部材の改良が望まれている。
【0004】
また、クリーニング部材が感光体を摩耗(短命化)させてしまうこと、廃トナーの処理が必要になること、クリーニング容器を具備するために装置が必然的に大きくなってしまうこと等の指摘もある。
【0005】
そこで、エコロジー、感光体寿命、装置の小型化、更には、トナーの有効活用などの観点から廃トナーレスのシステムとして現像同時クリーニングシステム(クリーナーレス)が提案されている。
【0006】
これはクリーナーをなくし、転写後の感光体上の転写残トナーは現像器(現像装置)によって現像同時クリーニングで感光体上から除去し現像器に回収・再用する装置構成にしたトナーリサイクルプロセスの画像形成装置である。
【0007】
現像同時クリーニングは、転写後に感光体上に残留したトナーを次工程以降の現像時にかぶり取りバイアス(現像器に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Vback)によって回収する方法である。この方法によれば、転写残トナーは現像器に回収されて次工程以後に再用されるため、廃トナーをなくし、メンテナンスを楽にすることができる。またクリーナーレスであることで、スペース面での利点も大きく、画像形成装置をより小型化できるようになる。
【0008】
特開平5−346751号公報では、感光体の帯電手段として接触帯電部材であるファーブラシ帯電器を用いた、現像同時クリーニングの装置が提案されている。転写残トナーを感光体からファーブラシの回転でいったんかきとり、再び感光体に付着させるものであり、帯電効率を高める為にファーブラシ帯電器には交流重畳バイアスが印加されている。この場合、ファーブラシの回転力だけでは十分なトナー吐出しは得られず、また、交流重畳バイアスはトナーの静電気的吐出し(感光体への付着)を低下させる為にトナー付着による画質低下は防止困難になる。
【0009】
特開平6−149020号公報では、帯電ローラにブレードを当接し付着トナーを物理的に掻き落とす技術が開示されている。ブレードは、感光体回転に対し順方向回転する帯電ローラの下流側に位置する。ブレードで掻き落とされたトナーは、感光体下流側に落下するので帯電ニップを通過することはなく、落下地点にトナーが滞留することは防止される。しかしながら、物理的なトナーの掻き取りや落下トナーの回収性には限界があり、長期使用や転写残トナーが多発するような場合では帯電ローラのクリーニング性が低下してしまう。
【0010】
特開平6−342237公報にも帯電ローラにクリーニングブレードを装着した技術が開示されている。これは、帯電ローラとクリーニングブレードの摩擦によって帯電ローラ表面を現像トナーと同極性に帯電させることにより帯電ローラヘのトナーの付着を防止するものである。しかし、転写残トナーが転写バイアス等の影響で極性が不均一化するような場合には、十分な効果は得られない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
現像同時クリーニングシステムでは、転写残トナーは帯電部材を通過させた後、現像器で回収し再利用することになる。しかしながら、転写残トナーの極性は現像極性と逆極性の両極性が混在するために、逆極性に反転した転写残トナーは、帯電部材に静電的に付着してしまう。トナーが帯電部材に付着すると、トナー汚れによる帯電不良が発生したり、または、現像器でのトナー回収性が低下することになる。更には、逆極性の転写残トナーが現像器に混入すると、カブリが発生することがあった。
【0012】
帯電部材に付着したトナーを清掃部材で取り除く方法では、トナーの極性制御が行われない為に現像器でのトナー回収性が不十分である。また、非作像時に帯電部材に逆バイアスを印加する方法では、付着トナーを感光体側に吐出す効果は十分ではなく、また、トナーの極性制御が行われない為に現像器での回収性も低い。
【0013】
そこで、転写残トナーの極性を制御することが必要である。
【0014】
本発明の目的は、転写残トナーあるいはクリーナー装置をすり抜けたトナーの極性を制御し、現像器でのトナー回収を可能にすることにより高画質を実現させた画像形成装置、および画像形成装置に搭載するプロセスカートリッジを提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置およびプロセスカートリッジである。
【0016】
(1)回転する像担持体と、該像担持体の面を帯電する帯電手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、その静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、そのトナー像を記録媒体に転写する転写手段を備えた画像形成装置において、
前記帯電手段は、前記像担持体に対して前記像担持体との接触部において逆方向に回転し、電圧が印加されて前記像担持体の面を帯電する帯電ローラと、前記帯電ローラに対しエッジ部をカウンター当接させ前記帯電ローラ上のトナーを前記像担持体回転方向に対して前記接触部より上流側の前記像担持体上に掻き落とすブレード状のトナー掻き取り部材を有し、少なくとも前記帯電部材はトナー電荷を前記像担持体の帯電極性と同極性に制御するための極性制御剤を有することを特徴とする画像形成装置。
【0018】
(2)前記トナー掻き取り部材の表面がトナー電荷を前記像担持体の帯電極性と同極性に制御するための極性制御剤を有することを特徴とする(1)に記載の画像形成装置。
【0020】
(3)前記トナーが重合法を用いて生成された球状トナーであることを特徴とする(1)又は(2)に記載の画像形成装置。
【0021】
(4)前記像担持体が導電性基体上に感光層を有する感光体であることを特徴とする(1)ないし(3)の何れか一つに記載の画像形成装置。
【0022】
(5)前記像担持体が導電性基体上に少なくとも感光層と電荷注入層を有する感光体であることを特徴とする(1)ないし(4)の何れか一つに記載の画像形成装置。
【0023】
(6)前記電荷注入層が金属酸化物を分散した樹脂層であることを特徴とする(5)に記載の画像形成装置。
【0024】
(7)前記電荷注入層が無機半導体層であることを特徴とする(5)に記載の画像形成装置。
【0025】
(8)前記現像手段は、トナー像を記録媒体に転写したのち像担持体上に残留する転写残トナーを回収するクリーニング手段を兼ねていることを特徴とする(1)ないし(7)の何れか一つに記載の画像形成装置。
【0026】
(9)少なくとも、回転する像担持体と、該像担持体の面を帯電する帯電手段を備え、画像形成装置本体に着脱自在のプロセスカートリッジに於て、
前記帯電手段は、前記像担持体に対して前記像担持体との接触部において逆方向に回転し、電圧が印加されて像担持体の面を帯電する帯電ローラと、前記帯電ローラに対しエッジ部をカウンター当接させ前記帯電ローラ上のトナーを前記像担持体回転方向に対して前記接触部より上流側の前記像担持体上に掻き落とすブレード状のトナー掻き取り部材を有し、少なくとも前記帯電部材はトナー電荷を前記像担持体の帯電極性と同極性に制御するための極性制御剤を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【0027】
(10)前記像担持体の帯電面に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段も備えることを特徴とする(9)に記載のプロセスカートリッジ。
【0029】
(11)前記トナー掻き取り部材の表面がトナー電荷を前記像担持体の帯電極性と同極性に制御するための極性制御剤を有することを特徴とする(9)又は(10)に記載のプロセスカートリッジ。
【0031】
(12)前記トナーが重合法を用いて生成された球状トナーであることを特徴とする(9)ないし(11)の何れか一つに記載のプロセスカートリッジ。
【0032】
(13)前記像担持体が導電性基体上に少なくとも感光層を有する感光体であることを特徴とする(9)ないし(12)の何れか一つに記載のプロセスカートリッジ。
【0033】
(14)前記像担持体が導電性基体上に少なくとも感光層と電荷注入層を有する感光体であることを特徴とする(9)ないし(13)の何れか一つに記載のプロセスカートリッジ。
【0034】
(15)前記電荷注入層が金属酸化物を分散した樹脂であることを特徴とする(14)に記載のプロセスカートリッジ。
【0035】
(16)前記電荷注入層が無機半導体であることを特徴とする(14)に記載のプロセスカートリッジ。
【0036】
〈作 用〉
即ち、像担持体の回転に伴って像担持体と帯電部材である帯電ローラとの接触部(帯電ニップ)に持ち運ばれる転写残トナーあるいはクリーナー装置をすり抜けたトナーの一部は帯電ニップを通過し、現像手段にて像担持体と現像手段の電位差を利用して回収されるが、その他の転写残トナーは帯電ローラに付着する。帯電ニップに持ち運ばれるトナーの極性は、転写バイアスの影響等で反転成分が混在しており帯電ローラに静電的に吸着され易すい傾向がある。
【0037】
本発明においてはその付着したトナーは、極性制御剤を付与した帯電ローラとの接触により像担持体帯電極性に制御される。この作用は、像担持体に対して像担持体との接触部において逆方向に回転し、電圧が印加されて像担持体の面を帯電する帯電ローラと、帯電ローラに対しエッジ部をカウンター当接し、帯電ローラ上のトナーを像担持体回転方向に対して前記接触部より上流側の像担持体上に掻き落とすブレード状の掻き取り部材の当接部で最も効率的に行なわれ、極性制御されたトナーは、この当接部で掻き取られ像担持体上に移動する。極性が不均一化したトナーを元の負極姓に再帯電させるので、帯電ローラの極性とは同極性になり静電的な束縛(付着力)から開放され、掻き取り部材によるトナー掻き取りも効率良く行なわれる。その結果、帯電ローラに対する連続的なトナー付着や長期的なトナー付着を防止できる。
【0038】
また、掻き落とされなかったトナーは帯電ローラの回転に従い帯電ニップに移動した後、帯電ローラと像担持体との電位差を利用して像担持体に吐出される。
【0039】
いずれの場合でも、極性制御されたトナーは帯電ニップを通過することになるが、本発明では、トナー極性を像担持体帯電極性、即ち帯電ローラと同極性に制御した後に帯電ニップを通過させるので、帯電ローラへのトナーの静電的付着は防止され、帯電ローラにトナーが堆積することも防止される。
【0040】
帯電ニップでは、同極性の電荷を供給する帯電ローラによりトナー極性はより均一に制御される。極性制御されたトナーは像担持体の回転に従い現像部に移動し現像手段で回収され、再利用される。
【0041】
帯電ローラに付着したトナーを掻き取り部材で物理的に掻き落とす場合に比べ、電荷制御剤を用い静電的な束縛力を開放することで、掻き取り性が飛躍的に向上し、長期的に帯電ローラ汚れを防止できるので、均一帯電が可能となり、その効果として、転写残トナーを回収するクリーナー装置を持たない現像同時クリーニングシステムに於いても高画質を達成することができる。
【0042】
更には、極性制御剤と帯電ニップ付近での放電による2重の作用により、より効率的なトナーの極性制御が行われる。
【0043】
極性が制御されたことで、現像手段による回収が効率的に行なわれるので、ゴースト画像が防止され、特にプロセススピードが速い高速機や急激な環境変化のもとでも長期的に高画質が維持される。
【0044】
トナー掻き取り部材にはトナーの極性を像担持体帯電極性と同極性に制御できる極性制御剤を付与することができる。特に連続的に多量の転写残トナーが発生するような場合に於いて、より効果的である。
【0045】
【発明の実施の形態】
(1)画像形成装置例
図1は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用、接触帯電方式、反転現像方式、現像同時クリーニングシステム、プロセスカートリッジ方式、のレーザービームプリンタ(デジタル複写機)である。
【0046】
1は像担持体としてのドラム型の電子写真感光体であり、矢印の時計方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。
【0047】
感光体は、導電性支持体上に少なくとも感光層が形成され、このような感光層は電荷発生層と電荷輸送層を積層して成るが、それぞれの層を構成する電荷発生物質および電荷輸送物質を同一層化した単層型でもよい。電荷輸送層の膜厚は、5〜40μm、電荷発生層の膜厚は、0.05〜5μmの範囲であり、感光層材料としては、例えば、フタロシアニン顔料、アゾ顔料等の有機系材料、シリコン化合物等の無機系材料等が挙げられる。感光体の導電性支持体には、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、スチール等の金属、導電性膜を有するプラスチックあるいは硝子、導電化した紙等が用いられる。
【0048】
2は感光体1の面を所定の極性・電位に一様に帯電する帯電手段である。本例は帯電部材として帯電ローラ(導電性・弾性ローラ)を用いた接触帯電装置である。
【0049】
21は帯電部材としての帯電ローラであり、付勢部材23により感光体1に対して所定の押圧力をもって圧接させてある。この帯電ローラ21と感光体との接触部が帯電ニップNである。この帯電ローラ21には後述するように極性制御剤を付与してある。
【0050】
帯電ローラ21は感光体1に対して対向回転される。即ち、帯電ニップNにおいて感光体1の回転方向とは逆方向に所定の周速度にて回転駆動される。回転速度は外部駆動により調整可能である。
【0051】
S1は帯電バイアス電源であり、この電源S1より帯電ローラ21に対して所定の帯電バイアスが印加されて、感光体1の面が所定の極性・電位に接触帯電処理される。
【0052】
帯電ローラ21に印加する帯電バイアスとしては、直流バイアス、あるいは直流に交流を重畳したバイアスが採用される。交流バイアスの周波数およびピークトゥピーク(pp)は任意に設定可能である。
【0053】
22は帯電ローラ21面からトナーなどの付着物を掻き落とすトナー掻き取り部材(クリーニング部材とも記す)である。本例は帯電ローラ2に当接させたブレードである。このクリーニング部材としてのブレード22はその先端エッジを、帯電ローラ21と感光体1との接触部である帯電ニップNよりも帯電ローラ回転方向下流側(帯電下流側)の帯電ローラ側面部に帯電ローラ回転方向に対してカウンターに当接させて配設してある。帯電ローラ21の面に付着のトナーなどの付着物は帯電ローラ21の回転に伴い該ブレード22により帯電ニップNよりも帯電下流側の感光体上、すなわち感光体回転方向上流側の感光体上の位置に掻き落とされる。
【0054】
3は潜像形成手段としてのレーザースキャナーである。このレーザースキャナーは目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザー光を出力し、該レーザー光で上記の回転感光体1の一様帯電面を走査露光Lする。この走査露光Lにより回転感光体1の面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【0055】
4は現像手段としての、接触型あるいは近接型(非接触型)のトナー現像器である。本例では反転現像器である。41は現像部材としての回転現像ローラ(現像スリーブ)であり、この現像ローラに現像剤を担持させて感光体1に接触あるいは近接させてある。この接触部又は接近部が現像部位Dである。S2は現像バイアス電源であり、現像ローラ41に対して所定の現像バイアスが印加されて感光体1の面に形成された静電潜像がトナー像として反転現像(感光体帯電極性と同極性に静電的処理されたトナーによる静電潜像の現像)される。
【0056】
5はトナー像転写手段である。本例は接触転写手段としての中抵抗の転写ローラであり、感光体1に所定に圧接させて転写ニップTを形成させてある。この転写ニップTに不図示の給紙部から所定のタイミングで記録媒体としての転写材Pが給紙され、かつ転写ローラ5に転写バイアス電源S3から所定の転写バイアス(トナーとは逆極性のバイアス)が所定のタイミングで所定の期間印加されることで、感光体1側のトナー像が転写ニップ部Tに給紙された転写材Pの面に順次に転写されていく。すなわち、転写ニップTに導入された転写材Pは転写ニップTを挟持搬送されて、その表面側に、感光体1面に形成担持されているトナー像が順次に静電気力と押圧力にて転写されていく。
【0057】
6は熱定着方式等の定着装置である。転写ニップTを出た転写材Pは回転感光体1の面から分離されて該定着装置6に導入され、トナー像の定着を受けて画像形成物(プリント、コピー)として装置外へ排出される。
【0058】
本例のプリンタはクリーナーレスであり、転写材Pに対するトナー像転写後の感光体1面に残留の転写残トナーは感光体1の引き続く回転に伴い、帯電ニップNを通過して、現像部位Dに至り、現像装置4により現像同時クリーニングで回収され、再用される(トナーリサイクルプロセス)。
【0059】
本実施例のプリンタは、感光体1、帯電装置2、現像器4の3つのプロセス機器を一括してプリンタ本体に対して着脱交換自在のプロセスカートリッジPCとしてある。10・10はプリンタ本体側のプロセスカートリッジ着脱案内・保持部材である。プロセスカートリッジPCはプリンタ本体に所定に装着されることでプリンタ本体側と機械的・電気的に接続化する。
【0060】
本発明においてプロセスカートリッジは、少なくとも、像担持体と帯電手段とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。現像手段やクリーニング手段等の他のプロセス機器の1つ或は複数を加えて一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能としたものにすることもできる。
【0061】
反転方式の作像では、感光体帯電極性が負の場合、同様に負に帯電したトナーが感光体に像を形成する。
【0062】
そして、トナー像は転写ニップTにおいて転写材背面に位置する逆極性のバイアスを印加する転写部材5により転写材Pに静電的に転写されるが、一部は転写残トナーとして感光体1上に残る。
【0063】
転写残トナーの一部は、感光体回転に従い帯電ローラ21と感光体1で形成する帯電ニップNを通過し、感光体と現像器の電位差を利用して現像器4に回収されるが、その他の転写残トナーは、帯電ローラ21に付着する。転写残トナーの極性は、転写バイアスの影響で反転成分(正極性)が混在しており、負電荷を供給する帯電ローラ21に静電的に吸着され易すい傾向がある。
【0064】
付着したトナーは、極性制御剤を付与した帯電ローラ21との接触により感光体帯電極性に制御される。この作用は、帯電ローラ21とトナー掻き取り部材22の当接部で最も効率的に行なわれ、極性制御されたトナーは、この当接部で掻き取られ感光体1上に移動する。極性が不均一化した転写残トナーを元の負極姓に再帯電させるので、帯電ローラ21の極性とは同極性になり静電的な束縛(付着力)から開放され、トナー掻き取り部材22によるトナー掻き取りも効率良く行なわれる。その結果、連続的なトナー付着や長期的なトナー付着を防止できる。
【0065】
また、掻き落とされなかったトナーは、帯電ローラ21の回転に従い帯電ニップNに移動した後、帯電ローラ21と感光体1との電位差を利用して感光体1に吐出される。
【0066】
いずれの場合でも、極性制御されたトナーは、帯電ローラ21のニップ部Nを通過することになるが、本発明では、トナー極性を感光体帯電極性、即ち帯電ローラ21と同極性に制御した後に帯電ニップNを通過させるので、帯電ローラ21へのトナーの静電的付着は防止され、帯電ローラにトナーが堆積することも防止される。
【0067】
帯電ニップ部Nでは、同極性の電荷を供給する帯電ローラ21により、トナー極性はより均一に制御される。極性制御された転写残トナーは、感光体回転に従い現像部Dに移動し、現像装置4で回収され、再利用される。
【0068】
以上より、帯電ローラ21に付着したトナーを掻き取り部材22で物理的に掻き落とす場合に比べ、電荷制御剤を用い静電的な束縛力を開放することで、トナー掻き取り性が飛躍的に向上し、長期的に帯電ローラ汚れを防止できるので、均一帯電が可能となり、その効果として、転写残トナーを回収するクリーナー装置を持たない現像同時クリーニングシステムに於いても高画質を達成することができる。
【0069】
更には、極性制御剤と帯電ニップ付近での放電による2重の作用により、より効率的なトナーの極性制御が行われる。
【0070】
極性が制御されたことで現像器による回収が効率的に行なわれるので、ゴースト画像が防止され、特にプロセススピードが速い高速機や急激な環境変化のもとでも長期的に高画質が維持される。
【0071】
特開平06−149020号公報では、帯電ローラに付着したトナーを感光体移動上流部に掻き落とすと帯電ニップ部にトナーが移動した時に帯電ローラにトナーが再付着し、帯電ローラのクリーニングが出来ないことを指摘しているが、本発明では、上述した様にトナーの極性を制御することによりトナーの再付着を防止している。
【0072】
トナー掻き取り部材22には、トナーの極性を感光体帯電極性と同極性に制御できる極性制御剤を付与することができる。特に連続的に多量の転写残トナーが発生するような場合に於いて、より効果的である。
【0073】
(2)帯電ローラ21
帯電部材としての帯電ローラ21は、本例のものは図2の層構成模型図のように、芯金21aと、該芯金回りにローラ状に同心一体に設けた導電性の弾性体層21bと、該弾性体層21bの外周面を覆わせた表層21cから成る(導電性ゴムローラ)。
【0074】
例えば、EPDM、導電性カーボンブラック、加硫剤、助剤から成る原材料を2本ロールで加熱溶融し、これを芯金21aをセットしたローラ型内に充填して加硫・成形して弾性体層21bとした後、その表面に導電剤を分散させたナイロン樹脂塗料を数十〜数百μm程度コートして表層21cを形成することにより作製される。
【0075】
表層21cは必要に応じて多層構成にすることができる。表層21cにはトナー極性を制御する為の極性制御剤が付与される。
【0076】
以下に帯電ローラ21の材料例を示す。
【0077】
A:弾性体層21bを形成する材料
例えばEPDM、NBR、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、ポリブタジエン、ブタジエンスチレンゴム、ブタジエンアクリロニトリルゴム、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、クロルスルホン化ポリエチレン、ポリイソブチレン、イソブチレンイソプレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴムなどの合成ゴムや天然ゴムなどが挙げられる。
【0078】
弾性材料は、必要に応じ発泡剤を用いて適当なセル径に発泡させたスポンジ形状でも良い。
【0079】
また、弾性材料は、導電性フィラーにより容易に導電化できる。このような導電性フィラーとしては、例えばアルミニウム、ニッケル、ステンレス、パラジウム、亜鉛、鉄、銅、銀などの金属系の粉体や繊維、酸化亜鉛、酸化すず、酸化チタン、硫化銅、硫化亜鉛などの複合金属粉、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、PAN系カーボン、ピッチ系カーボンなどのカーボン粉があり、これらを単独または2種類以上組み合わせて用いることができる。
【0080】
B:表層21cを形成する材料
例えば、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスルホン酸樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、スチレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリ塩化ビニル、アルキド樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂や、ポリブタジエン、ブタジエンスチレンゴム、ブタジエンアクリロニトリルゴム、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、クロルスルホン化ポリエチレン、ポリイソブチレン、イソブチレンイソプレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、多硫化系合成ゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の合成ゴムがあり、これらを単独はもちろんのこと、これら樹脂の構成成分をモノマー単位で共重合させたものでも良く、更には、ウレタンとアクリルを組み合わせて成る高分子物質の様に2種類以上組み合わせて用いることができる。
【0081】
これらの表層樹脂は、適当な溶媒に溶解・分散させ塗料としてコートする方法の他に、押し出し機などを用いてチューブ化したものを被覆する方法でもよい。
【0082】
C:極性制御剤
本発明において極性制御剤とは、像担持体帯電極性に対し転写工程で逆極性に反転帯電したトナーを現像トナーと同極性の電荷に制御する能力を有するものを言う。
【0083】
極性制御剤は、帯電ローラ21の表層21cに分散混合する方法、表層21cにディッピングなどの手段でコートする方法などにより付与することができる。
【0084】
このような極性制御剤としては、例えば、カップリング剤、カップリング剤で変性した樹脂、イオン性の染顔料や有機金属化合物、樹脂、変性シリコーンオイル等が挙げられるが、中でも長期的な電荷制御性が安定しているカップリング剤が好ましい。
【0085】
以下に具体的な物質例を挙げる。
【0086】
1)カップリング剤
カップリシグ剤としては、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤などであるが、以下に具体例を示す。
【0087】
▲1▼.シラン系カップリング剤としては、例えばヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカブタン、トリメチルシリルメルカブタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、1.3−ジビニルテトラメチルジシロキサン、1.3−ジフェニルテトラメチルジシロキサン、及び1分子当たり2から12個のシロキサン単位を有し末端に位置する単位にそれぞれ1個宛の珪素原子に結合した水酸基を含有したジメチルポリシロキサン等が挙げられる。
【0088】
更には、窒素原子を有するアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジプロピルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、モノブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジオクチルアミノプロピルジメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルジメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルモノメトキシシラン、ジメチルアミノフェニルトリエトキシシラン、トリメトキシシリル−γ−プロピルフェニルアミン、トリメトキシシリル−γ−プロピルペンジルアミン等のシランカップリング剤も単独あるいは併用して使用される。
【0089】
中でも、窒素原子を有するアミノ系シランカップリング剤、直鎖系炭化水素から成る疎水基を有するシランカップリング剤が好ましい。
【0090】
▲2▼.チタネート系カップリング剤としては、例えばイソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル−アミノエチル)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2、2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデシル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネートなどである。
【0091】
これらの中でも直鎖系炭化水素から成る疎水基を有するイソプロピルトリイソステアロイルチタネートが好ましい。
【0092】
▲3▼.アルミニウム系カップリング剤としては、例えばアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレートを挙げることができる。
【0093】
2)カップリング剤で変性した樹脂
このような樹脂としては、例えば、シラン系カップリング剤変性シリコーン樹脂を挙げることができる。
【0094】
このようなシラン系カップリング剤としては、前記した通りであるが、中でもアミノシラン類が好ましく、より具体的には、例えば3−アミノプロピルトリメトキシシラン、(N、N−ジメチル−3−アミノプロピル)トリメトキシシラン、(N、N−ジエチル−3−アミノプロピル)トリメトキシシラン、N−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどである。更には、N−[3−(トリエトキシシリル)プロピル]−4、5−ジヒドロイミダゾール、トリメトキシシリルプロピルジエチレントリアミンなども使用される。
【0095】
3)イオン性の染顔料や有機金属化合物
イオン性化合物としてのニグロシン染料、アジン染料、イミダゾール金属塩や2量体などのイミダゾール化合物、トリフェニルメタン系染顔料、4級アンモニウム塩、4級アンモニウム塩を側鎖とするポリマーなどである。
【0096】
また、ジーターシャリーブチルサリチル酸のクロム化合物や亜鉛化合物などに代表される芳香族カルボン酸誘導体の金属化合物、ビフルオロフェニルウレアに代表される芳香族尿素化合物なども使用できる。
【0097】
4)樹脂
アクリル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などである。
【0098】
5)変性シリコーンオイル
このようなシリコーンオイルとしては、25℃に於ける粘度が0.5〜10000、好ましくは1〜1000センチストークスの物が用いられ、例えばジメチルシリコーンオイル、メチル基のー部をアルキル基で変性したアルキル変性シリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルスチレン変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル等が挙げられる。中でも、極性制御効果が高いアミノ変性シリコーンオイルが好ましい。
【0099】
(3)トナー掻き取り部材22
帯電部材21からトナーなどの付着物を掻き落とすトナー掻き取り部材(クリーニング部材)22としては、ブレード、ファーブラシ、弾性ローラなどが挙げられ、中でも付着トナーとの接触性と掻き取り性に優れたブレードが好ましい。本発明ではブレード状のトナー掻き取り部材を用いる。
【0100】
1)ブレード
トナー掻き取り部材としてのブレード部材22は、一例として、金属や樹脂板から成る支持層に接着剤を介して射出成形またはプレス成形等により平板状に成形した弾性層を接着させて作製することができる。
【0101】
ブレード部材22の配置は、図1〜図3に示す様に、帯電ローラ21に対しエッジ部を対向で侵入させながら帯電ローラ下流側に当接させる方法(ブレード対向当接)が好ましい。下流側とは帯電下流側であり、図3のように、帯電ニップ部Nの中心Aと帯電ローラ21の中心Bと通る直線Dで分割される図面左側の円弧を意味する。鉛直方向の直線Eが下流側の円弧と接する点Fとニップ中心Aの範囲内にあることがより好ましい。本発明ではこのブレード対向当接形態を採る。
【0102】
また、参考例として、図4に例示する様にブレード内面を接触(ブレード面接触)させ帯電ローラ21との間にニップ幅を確保する方法でも良い。この場合、図3の構成に比べブレード22と帯電ローラ21との接触性が向上するのでトナーに対する摩擦帯電性が効率的に行なわれる。
【0103】
ブレードを構成する材料は、例えば、シリコーン材料、ウレタン材料、ニトリルブタジエンゴム、それぞれの変性品、更にはブレンド品などの弾性体、ステンレス、アルミニウムなどの金属、可塑性の樹脂などが挙げられるが、中でも弾性を有し、トナー離型性に優れるシリコーン材料、ウレタン材料が好ましい。
【0104】
このようなシリコーン材料としては、ラジカル反応、縮合反応、付加反応により重合・架橋し成形されるシリコーンゴムが好ましく、具体的には、液体シリコーンゴム、熱加硫型シリコーンゴム、低温硬化型シリコーンゴムなどである。
【0105】
ウレタン材料は、ウレタンエラストマー、液状ウレタンゴム、熱可塑性ウレタンゴムなどであり、ウレタンは、一般にジカルボン酸とジオールから得られるポリエステルジオールにイソシアネートを反応させて得られるプレポリマーに硬化剤を反応させて得ることができる。
【0106】
具体的には、アジピン酸とエチレングリコールとを反応させてポリエステルジオールとし、更にジフェニルメタンジイソシアネートを反応させてプレポリマーとする。これにブタンジオール、トリメチルプロパンを反応させてウレタンエラストマーを得ることができる。
【0107】
2)ファーブラシ
この項は参考例としてのファーブラシタイプのトナー掻き取り部材の説明である。トナー掻き取り部材として使用されるファーブラシとは、フィラメント状態の繊維を織布、不織布、フィルム、シート状物などの基布にW字型織り、V字型織り(又はU字型織りとも言う)等の手法により織り込んだブラシ形状を言う。
【0108】
ファーブラシに使用される繊維は、合成繊維、天然繊維、半合成繊維および再生繊維などである。
【0109】
具体例を挙げると、まず、合成繊維としては、例えばナイロン−6、ナイロン−66、ナイロン−12、ナイロン−46、アラミド系などのポリアミド類、PETなどのポリエステル類、PEやPPなどのポリオレフィン類、ポリビニールアルコール系、ポリ塩化ビニールやビニリデン系、ポリアクリロニトリル系、ポリフェニレンサルファイド、ポリウレタン、ポリフルオロエチレン、炭素繊維、ガラス繊維などがある。
【0110】
天然繊維としては、例えば、絹、綿、羊毛、麻などがある。
【0111】
半合成繊維としては、アセテートなど、また再生繊維としては、レーヨン、キュプラなどがある。
【0112】
更には、合成繊維の原材料成分を2種類以上複合して溶融紡糸して得られる複合性繊維(分割繊維、極細発生繊維)を用いることができる。
【0113】
これらの繊維は、単独または2種類以上組み合わせてもよい。
【0114】
また、ファーブラシは導電性を付与することができる。例えば、鉄、銅、銀などの金属粉体、酸化亜鉛、酸化すず、酸化チタン、硫化銅などの複合金属粉、カーボンブラックなどの導電性カーボン粉に代表される導電性フィラーを前記した各種繊維材料に混合し溶融紡糸した練込み型の繊維、金属繊維や炭素繊維等の導電性の繊維、ポリピロールやポリアニリンなどの電子共役性ポリマーに代表される導電性ポリマーで繊維表面をコートした導電性繊維などを挙げることができる。
【0115】
ファーブラシを帯電ローラに当接する方法としては、スペーサーによる侵入量の調整が好適である。付着トナーの掻き取り姓や極性制御の効果を調整するには、侵入量の調整以外に、ブラシの繊維強度を高める方法、ブラシ植毛密度を高める方法、ブラシ植毛状態(織り方)を変える方法、更には、ファーブラシの基層として弾性層を設け帯電ローラに圧接させる方法などがある。
【0116】
このようなファーブラシの形態は、例えば、ローラ形状、ブレード形状、ベルト形状などが挙げられ、これらは固定状態で使用してもよく、ローラおよびベルト形状のファーブラシに関しては、外部駆動により帯電ローラに対し順方向回転、および対向回転させることができる。
【0117】
ローラ形状のファーブラシについて構成を例示する。
【0118】
該ファーブラシは、基布上に数千〜数十万本/inch に植毛されたレーヨン繊維から成るブラシを導電性基体(芯金)に巻き付けることで得られる。巻き付ける手段としては、例えば、短幅のブラシ接触子織物を芯金にスパイラル状に巻き付ける方法、芯金の円周長とブラシ幅に相当する広幅のブラシ織物を芯金に張り合わせる方法などが挙げられる。
【0119】
ここで、ブラシと導電性基体の間に弾性層を設けてもよい。弾性層材料としては、EPDM、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどであり、導電剤で導電化してもよい。
【0120】
(4)トナー
静電潜像の現像に使用するトナーとしては、特に制限はないが、画像形成装置の省エネルギー化、化成品有効利用の立場から重合トナーがあげられる。
【0121】
重合トナーは、直接重合という製法により低融点化(ガラス転移温度)及び球形化が可能であり、定着工程の省電力化、転写効率の向上、感光体への付着防止などの効果が得られている。
【0122】
しかし、その一方で感光体上の転写残トナーを掻き落とし廃トナー容器に捕集するクリーニング手段に於いて、環境条件によってはトナーがすり抜けて局部的ではあるがゴースト画像や帯電が不均一になる場合があることが指摘されている。
【0123】
そこで、本発明の画像形成装置やプロセスカートリッジと組み合わせることでこのような発生は防止できるのであらゆる環境下で高画質が得られる。
【0124】
トナーの球形状態はSF値で表すことができ、転写効率の向上から、SF−1が100〜140、SF−2が100〜120の範囲が好ましく、特に、重合法により製造されたトナーが流動性、低融点の立場からも好ましい。
【0125】
ここで、SF値の測定および算出を例示する。
【0126】
電子顕微鏡(日立製作所製FE−SEM)で1000倍に拡大した2μm以上のトナー粒子を100個無作為にサンプリングしその画像情報はインターフェースを介して画像解析装置(ニコレ社製、LuzexIII)に導入し解析を行い、下記の式1と式2より算出した。
【0127】
ここで、式中、MXLNGは粒子の絶対最大長、PERIMEは粒子の周囲長、AREAは粒子の投影面を示す。SF−1は粒子の丸さの度合いを示し、SF−2は粒子の凹凸を示す。
【0128】
【数1】

Figure 0003566599
【0129】
【数2】
Figure 0003566599
【0130】
このような重合トナーは、単量体組成物を懸濁重合し直接的に製造することができる。例示すると、まず重合性単量体、着色剤、極性樹脂、離型剤、帯電制御剤、重合開始剤、架橋剤などから成る重合性単量体組成物を、水系媒体中へ分散して重合性単量体組成物の粒子を生成させる。そして、この粒子の表面に極性樹脂を局在下させ、粒子中の重合性単量体を重合し、結着樹脂としてトナー粒子形成させる。水系媒体中に水溶性重合開始剤を添加して、トナー粒子表面を処理することにより収率良く生成することができる。
【0131】
以下、主な材料を例示する。
【0132】
重合性単量体としては、スチレン重合体、スチレン−アクリート共重合体、スチレン−メタクリレート共重合体など、極性樹脂としてはポリエステル樹脂、スチレン共重合体など、着色剤としては、カーボンブラック、ジスアゾ系黄色顔料、キナクリドン系マゼンタ顔料、フタロシアニン系シアン顔料など、離型剤としては、DSC吸熱曲線における吸熱メインピーク値が120℃以下の低融点物質であるパラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、高級アルコールエステルワックスなど、架橋剤としては、ジビニルベンゼン、カルボン酸エステル、ジビニルアニリンなど、帯電制御剤としては、ニグロシン染料、トリフェニルメタン染料等の正帯電性、含金属サリチル酸化合物、尿素誘導体、アゾ系染料等の負帯電性など、重合開始剤としては、アゾ系や過酸化物系の重合開始剤などである。
【0133】
(5)感光体1
本例における像担持体としての感光体1は、感光層の表面に電荷注入層を設けることができる。これにより、帯電性が向上し、像露光時には帯電電荷をより効率的に導電性支持体に逃がす役割をはたし残留電位を低減させることができるので、コントラストの変動が抑えられ長期的に均一な画像が得られる。
【0134】
接触帯電と電荷注入層を積層した像担持体と組み合わせることにより注入帯電を達成することができる。注入帯電とは、帯電部材に直流電圧を印加することにより、印加された電荷を効率良く像担持体(被帯電体)に保持形成する帯電方法である。放電を利用した帯電方法に比べ、必要最小限な帯電電位を与える帯電手段であり、従来の直流電圧の放電帯電であるDC帯電と区別される。
【0135】
このような注入帯電では、電荷注入層がない従来の感光体に比べ、環境変化や感光体の膜厚変化による帯電性の変動をより小さく抑えることが可能になるので更なる画質の向上が達成され、同時に放電によるオゾンの低減も実現される。
【0136】
ところで、注入帯電が行われると放電成分が減少するが、帯電ニップNでの電荷の授受が促進されるのでトナー極性を反転させる効果は実質的に維持される。
【0137】
このような電荷注入層としては、▲1▼.絶縁性の結着樹脂に光透過性でかつ導電性の粒子を適量分散させた樹脂層、▲2▼.半導体などで構成された無機層、を挙げることができるが、その他に、導電性高分子から成る有機層も使用可能である。
【0138】
具体的に電荷注入層を説明する。
【0139】
1)導電性徴粒子と結着樹脂から成る樹脂層
結着樹脂には、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素樹脂、セルロ−ス、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アルキド樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニール共重合体樹脂等の樹脂を用いることができる。
【0140】
導電性微粒子としては、銅、アルミニウム、銀、ニッケル等の金属、酸化亜鉛、酸化錫、酸化アンチモン、酸化スズ、酸化チタン、あるいはこれらの固溶体、もしくは融着体等の金属酸化物、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール等の導電性ポリマー等が使用できるが、感光体の透光性の観点から透明度の高い酸化スズ等の金属酸化物を選択使用することがより好ましい。
【0141】
これら導電性微粒子の粒径は、透光性の観点から0.3μm以下が好ましく、最適には、0.1μm以下である。電荷注入層に含有させる場合、導電性微粒子の含有量は、その粒径にも依存するが、結着樹脂に対し2〜280重量%の範囲が好ましい。含有量が2重量%未満では、電荷注入層の抵抗調整が困難となり、また、280重量%を越えると結着樹脂の塗膜性が部分的に低下することがある。よって、導電性微粒子の含有量は、結着樹脂に対し2〜280重量%の範囲が好ましい。
【0142】
導電性微粒子の分散性向上、結着樹脂との接着性、あるいは成膜後の塗膜平滑性の向上を目的として、種々の添加剤を加えることができる。また、分散性の向上に関しては、カップリング剤、あるいはレベリング剤などにより、導電性微粒子の表面改質を行うことは非常に有効である。さらには、分散性向上の点から、結着樹脂として硬化型樹脂を用いることが効果的である。
【0143】
硬化型樹脂を電荷注入層に用いる場合には、導電性微粒子を硬化性モノマー又はオリゴマーの溶液中に分散した塗工液を感光層上に塗布、成膜後、熱又は光照射によって該塗膜を硬化させて表面層とする。このような硬化型樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等が挙げられるが、これに限ったわけではなく、塗布成膜後に光又は熱等のエネルギーを与えることにより化学反応を起こし硬化する樹脂であれば使用可能である。
【0144】
上記電荷注入層は、結着樹脂、導電性微粒子、及び必要に応じ添加剤の適当な溶液、又は分散溶液を感光体上に塗布乾燥することにより得られ、この膜厚は、好ましくは、0.1〜10μm、最適には、0.5〜5μmである。
【0145】
ここで上記電荷注入層には、滑材粉末を含有させてもよい。感光体と帯電部材との摩擦、または感光体とクリーニング部材との摩擦が低減され、電子写真装置の力的負荷が軽減できる。また、感光体表面の離型性が向上するため、現像剤の付着が防止できる。このような滑材粒子としては、臨界表面張力の低い、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、又はポリオレフィン樹脂を用いるのが好ましい。
【0146】
特に好ましくは、4フッ化ポリエチレン樹脂である。この場合、滑材粉末の添加量は、好ましくは、電荷注入層重畳に対して、2〜50重量%、より好ましくは、5〜40重量%である。2重量%以下では、滑材粉末の量が十分でないため、帯電性の向上効果を十分に発揮できないことがあり、また、50重量%を越えると、画像の分解能、または感光体の感度が低下する傾向にある。
【0147】
2)無機系材料から成る電荷注入層
例えばアモルファスシリコンなどの半導電体を挙げることができる。
【0148】
半導体シリコン製の感光体は、下層の感光層に光導電化されたアモルファスシリコンを選択することにより、高周波グロー放電分解によりプラズマ化学気相堆積装置を用いて連続的に作製できる。
【0149】
導電性高分子から成る電荷注入層としては、例えばポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなどの電子共役性ポリマー、有機ポリシラン類などを挙げることができる。
【0150】
電荷注入層の体積抵抗値は、1×10 Ωcm〜1×1015Ωcmの範囲に調製することが好ましい。
【0151】
電荷注入層の体積抵抗値が1×10 Ωcmより小さい場合、静電潜像を保持できずに画像流れが発生し、1×1015Ωcmを越えると帯電部材から電荷を十分に受け取ることができず、帯電不良を生じることがある。
【0152】
そこで、電荷注入層は、十分な帯電性と画像の再現性を満足するために、体積抵抗値を1×10 Ωcm〜1×1015Ωcmの範囲こ調製することが好ましい。
【0153】
電荷注入層の体積抵抗は、表面に導電膜を蒸着させたポリエチレンテレフタレート(PET)上に電荷注入層を作成し、これを体積抵抗測定装置(ヒューレットパッカード社製4140B pAMATER)にて23℃、65%の環境で100Vの電圧を印加し測定した。
【0154】
(6)帯電ローラ21の製造例
[帯電ローラの製造例1]
EPDM 100重量部
酸化亜鉛 4重量部
アセチレンブラック 10重量部
パラフィンオイル 10重量部
硫黄 1重量部
上記主成分を加硫促進剤、高級脂肪酸と共に水冷させながら2軸混練押出機にて混練した。これを型内で加硫成形し、外径12mmの弾性ローラを作製した(芯金6mm)。
【0155】
次にメタノール/トルエン混合溶媒に溶解させたメチロール化ナイロン溶液中に弾性ローラを浸漬塗布し、120℃で1時間加熱乾燥した。
【0156】
ローラ抵抗は3×10 のであった。これを「帯電ローラ1」とする。
【0157】
[帯電ローラの製造例2]
帯電ローラの製造例1に於いて、発泡剤(アゾジカルボジアミド)を用いて弾性体を発泡(平均発泡セル径100μm)させ、更に表面を直径12mmに研磨し発泡ローラとした。
【0158】
次に導電性酸化すずスラリー(アンチモンドープ型)をウレタン−アクリル分散液に分散し、アクリル樹脂で増粘させながら粘調な分散液を調製した。この溶液をディッピング法により発泡ローラ表面に塗布し、予備乾燥(50℃)した後、最終的に120℃で1時間加熱乾燥した。
【0159】
これを「帯電ローラ2」とする。
【0160】
[帯電ローラの製造例3]
ステレン−エチレン−オレフィン共重合体と導電性カーボンブラックから成る樹脂をクロスヘッド押出機を用いて内径11.5mm、厚み250μmの導電性シームレスチューブを作製した。
【0161】
次にエアーを吹き込みながら帯電ローラの製造例2の発泡ローラに被覆した。
【0162】
これを「帯電ローラ3」とする。
【0163】
[帯電ローラの製造例4]
トルエンで1重量%に希釈したアミノシラン系カップリング剤(3−アミノプロピルトリエトキシシラン)を「帯電ローラ1」に含侵塗布し、80℃で1時間乾燥させた後、120℃で1時間キュアした。
【0164】
このカップリング剤処理品を「帯電ローラ4」とする。
【0165】
[帯電ローラの製造例5]
トルエンで1重量%に希釈したチタン系カップリング剤(イソプロピルトリイソステアロイルチタネート)を「帯電ローラ2」に含侵塗布し、100℃で1時間乾燥させた後、150℃で1時間キュアした。
【0166】
このカップリング剤処品を「帯電ローラ5」とする。
【0167】
[帯電ローラの製造例6]
MEKで1重量%に希釈したシランカップリング剤(ドデシルトリエトキシシラン)を「帯電ローラ3」にスプレー塗布し、80℃で1時間乾燥させた後、120℃で1時間キュアした。
【0168】
このカップリング剤処理品を「帯電ローラ6」とする。
【0169】
(7)トナー掻き取り部材(クリーニング部材)22としての
ブレードとファーブラシの製造例
[ブレードの製造例1]
二液性シリコーンゴムを150℃で硬化させシート化した後、200℃でキュアーして厚み3mmのシリコーンゴム成型体を得た。この成型体を、長さ15mm、幅230mmに切断し、その長さの内10mmが固定されるように厚さ0.1mmのステンレス基板に接着してプレードを作製した。
【0170】
これを「ブレード1」とする。
【0171】
[ブレードの製造例2]
プライマー処理した厚み0.07mmのステンレス基板に高温硬化型シリコーンゴム(液状シリコーンゴム)を射出成形し、0.7mmのシリコーンゴム弾性層を形成し、更に200℃条件で加硫した。この一体成形体を切断し、ブレードを作製した。
【0172】
これを「ブレード2」とする。
【0173】
[ブレードの製造例3]
MDI(4,4’ジフェニルメタンジイソシアネート)、エチレングリコールとアジピン酸よりなるポリエステルジオールを主成分とするウレタン原料を窒素雰囲気下で反応させ、ポリエステル平均分子量1700のプレポリマーを合成した。
【0174】
これに硬化剤を加え成形用金型に注入して150℃で硬化させた後、脱型し、更に加熱硬化させ、「ブレード1」と同様に切断してブレードを作製した。
【0175】
これを「ブレード3」とする。
【0176】
[ブレードの製造例4]
Ti系カップリング剤(イソプロピルトリイソステアロイルチタネート)をトルエンで希釈し1重量%とした。この溶液中に「ブレード1」を含侵させ、取り出した後、80℃で加熱乾燥させ、更に150℃で1時間キュアした。
【0177】
これを「ブレード4」とする。
【0178】
[ブレードの製造例5]
アミノシランカップリング剤(3−アミノプロピルトリエトキシシラン)をMEKで希釈し1重量%とした。この溶液中に「ブレード3」を含侵させカップリング処理を行った。
【0179】
これを「ブレード5」とする。
【0180】
[ファーブラシの製造例1](参考例)
導電性カーボンを練り込んだレーヨン繊維(平均繊維径15μm)を基布に対しW型に織り、繊維密度20万本/inch2 、パイル長5mmのブラシ織物を作製した。これを直径6mmのステンレス製芯金に接着剤を介してスパイラル状に巻き付け、ローラ形状のファーブラシを作製した。
【0181】
これを「ファーブラシ1」とする。
【0182】
[ファーブラシの製造例2](参考例)
平均繊維径13μmのPET繊維を基布に対しW字型に織り、繊維密度20万本/inch2 、パイル長5mm、幅10mmのブラシ織物を作製した。
【0183】
このブラシ織物にTi系カップリング剤(イソプロピルトリイソステアロイルチタネート)をトルエンで希釈し1重量%とした溶液を噴霧し含侵させた後、最終的に120℃で1時間キュアした。
【0184】
次にSUS製芯金に接着剤を介してスパイラル状に巻き付けローラ形状のファーブラシを作製した。
【0185】
これを「ファーブラシ2」とする。
【0186】
(8)トナー及び現像剤の製造例
[トナーの製造例1]
ポリエステル樹脂 100質量部
合金属アゾ染料 2.5質量部
低分子量ポリプロピレン 4質量部
カーボンブラック 4質量部
上記材料を乾式混合した後に、150℃に設定した2軸混練押出機にて混練した。得られた混練物を空冷し、気流式粉砕機により微粉砕した後に風力分級して粒度分布の調整されたトナー組成物を得た。
【0187】
このトナー組成物に、疎水化処理された酸化チタン1.5重量%を外添して、重量平均粒径7.0μmのトナーを作製した。
【0188】
[トナーの製造例2]
ステレン 90質量部
n−ブチルアクリレート 10質量部
低分子量ポリプロピレン 5質量部
カーボンブラック 5質量部
含金属アゾ染料 2質量部
アゾ系開始剤 5質量部
を分散混合し、上記溶液を燐酸カルシウム5質量部を分散した純水500質量部に加えホモミキサーにより分散し、最終的に75℃で、10時間重合し得られた重合体をろ過し、洗浄を行った後に、乾燥分級し、トナー組成物を得た。
【0189】
上記トナー組成物に、疎水化処理された酸化チタン2重量%を外添し、重量平均径6.1μmのトナーを作成した。
【0190】
得られたトナーは、重合法により形成されており、電子顕微鏡にて観察したところ、球状を示している。形状係数は、SF−1は120、SF−2は110であった。
【0191】
[現像剤製造例1]
平均径60μmのニッケル亜鉛フェライトにシリコーン樹脂をコートした現像キャリア(100質量部)に、トナー製造例1のトナーを7質量部を混合した。
【0192】
これを「現像剤1」とする。
【0193】
[現像剤製造例2]
平均径60μmのニッケル亜鉛フェライトにアクリル変性シリコーン樹脂をコートした現像キャリア(100質量部)に、トナー製造例2のトナーを7質量部を混合した。
【0194】
これを「現像剤2」とする。
【0195】
(9)感光体の製造例
[感光体の製造例1]
φ30mmのアルミニウムシリンダー上に感光層を積層しOPC感光体1を作製した。
【0196】
積層した層は、アルミニウムシリンダーから順に次の第1層〜第4層である。
【0197】
第1層は下引き層である。アルミニウムシリンダーの欠陥等をならすため、またレーザ露光の反射によるモアレ発生を防止するために導電性を有する膜厚30μmの薄層を設けた。
【0198】
第2層は正電荷注入防止層である。アルミニウムシリンダー側から注入された正電荷が感光体表面に帯電された負電荷を打ち消すことを防止する目的で、10 Ωcmオーダーに抵抗調整したアミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンから成る層を約1μm形成した。
【0199】
第3層は電荷発生層である。ジスアゾ系顔料を分散した厚さ約0.4μmの樹脂層であり、レーザ露光により正負の電荷対を発生させることができる。
【0200】
第4層は電荷輸送層である。ポリカーボネート樹脂にヒドラゾンを分散し、P型半導体層(約25μm)を形成した。この層は、電荷発生層で発生した正電荷を感光体表面に輸送する機能を有し、感光体表面に帯電された負電荷は、この層を移動することはできない。
【0201】
これを「感光体1」とする。
【0202】
[感光体製造例2]
前記感光体製造例1に於て、[感光体1]の表面に第5層目としての電荷注入層を設けた。
【0203】
電荷注入層は、光硬化性アクリル樹脂に酸化すずを分散した導電性を有する樹脂層である。
【0204】
用いた酸化すずは、アンチモンをドーピングして導電化した粒径約0.03μmの超微粒子であり、結着樹脂である光硬化性アクリル樹脂に対して130重量%分散した。抵抗は4×1013Ωcmである。
【0205】
電荷注入層には、表面滑り性向上の目的で、4フッ化エチレン樹脂粒子を30重量%分散した。
【0206】
これを「感光体2」とする。
【0207】
[感光体の製造例3]
鏡面加工を施したφ30mmのアルミニウムシリンダーにグロー放電法を用いて、阻止層、光導電層、表面層からなるアモルファスシリコン感光体を作製した。
【0208】
先ず、反応室を約5×10−3Paに排気してから、250℃に調温されたアルミニウムシリンダー表面に各種ガス(SiH 、B 、NO、H )をフロー式で反応室に送り込み、20Pa程度の内圧に達したところでグロー放電を生起させ、約4μmの阻止層を形成した。
【0209】
次に同様な方法で、SiH 、H ガスを使用し、約50Paの内圧条件下で25μmの光導電層を形成した。
【0210】
更に、SiH 、CH 、H ガスを使用し、約60Paの内圧条件下でグロー放電させて、膜厚0.4μmのSiとCからなる表面層を形成し、アモルファスシリコン感光体を作製した。
【0211】
これを「感光体3」とする。
【0212】
(10)実施例と比較例
以下、実施例と比較例により本発明の効果を示す。
【0213】
まず、評価の為に画像形成装置としてレーザービームを用いたデジタル複写機(キヤノン製:GP55)を改造して使用した。
【0214】
GP55は、基本的に、コロナ帯電、1成分ジャンピング現像、コロナ帯電、ブレード式のクリーニング容器、露光手段を備え、プロセススピード150mm/sの反転現像方式のデジタル複写機であるが、以下のように改造して図1のようなクリーナーレス検討機とした。
【0215】
1)現像:2成分現像装置(反転現像)4を使用可能にした。バイアスは、−500V/1000Vpp(3kHz)の矩形波を重量した。
【0216】
2)帯電:帯電部材として帯電ローラ21を用いた接触帯電装置2であり、帯電ローラ21にクリーニング部材(トナー掻き取り部材)22を当接させた。帯電ローラ21には感光体1に対し対向回転できるように外部駆動モータを接続し、周速差を110%にした。更に、ローラタイプのクリーニング部材の為に外部駆動を設け帯電ローラに対し対向回転さるようにもした。
【0217】
3)帯電バイアス
:外部電源により、DC帯電として−1300V、AC帯電として−700V/1500Vpp(800Hz)、注入帯電として弱DC電圧(−1000V)をそれぞれ印加した。
【0218】
4)クリーニング容器:クリーニングブレードおよび廃トナー容器を取り去りクリーナレスとした。
【0219】
次に評価は、6%文字原稿をA4横送りで10k枚連続画出し耐久を行い、ゴースト、帯電不良により発生する画像カブリを反射濃度計で計測した。耐久環境は、23℃/相対湿度60%(N/N環境)、23℃/相対湿度10%(N/L環境)、15℃/相対湿度10%(L/L環境)である。
【0220】
本評価では、JIS Z8722(0度−45度法)に基づいた反射濃度計(東京電色技術センター、TC−6MC)を用い画出し前後の差(%)を算出しカブリ濃度とした。
【0221】
評価レベルは、表1の通りであり、画質として5%未満を実用上問題なしと判断する。
【0222】
[実施例1]
カップリング剤で表面処理した「帯電ローラ6」に「ブレード1」を対向当接した接触帯電装置を前記のデジタル複写機に搭載し、N/N、N/L、L/Lの3環境に於いて、DC帯電による10k枚の画出し耐久を行い、耐久前後のカブリを評価した。
【0223】
ここで、現像剤は重合トナーからなる「現像剤2」、感光体は電荷注入層を有する「感光体2」を使用した。
【0224】
表1の評価レベルに基づいた結果を表2に整理した。
【0225】
本実施例では、カップリング剤処理により転写残トナーの回収が良好に行われ、帯電が厳しいL/L環境に於いてもカブリ1%以下であった。その結果、高画質が達成された。
【0226】
[実施例2〜4]
表2に示す各部材を用いて実施例1と同様な評価を行った。
【0227】
ここで、帯電ローラの回転に対し、「ブレード4」は対向当接、「ファーブラシ1」および「ファーブラシ2」は同じ周速で対向回転させた。なお、「ファーブラシ1」および「ファーブラシ2」を用いた実施例3と4は参考例である。
【0228】
その結果、帯電ローラ21のクリーニング部材(トナー掻き取り部材)22として、カップリング剤で表面処理したファーブラシを用いることにより(実施例3、4)良好な画質が得られ、更に、ブレードを用いた実施例2では、実施例1と同様にL/L環境に於いてもカブリ1%以下の良好な画質が得られた。
【0229】
[実施例5〜7]
表2に示す各部材を用いて実施例1と同様な評価を行ったところ、それぞれの帯電条件でカブリ1%以下の良好な画質が得られた。ここで、実施例6の交流成分は、1.1kVpp、1.0kHzとした。
【0230】
[実施例8]
カップリング剤で表面処理した「ブレード5」を帯電ローラ21に図4のように面接触させ約1mm幅のニップを確保した状態で実施例1と同様な評価を行った。この実施例8も参考例である。
【0231】
その結果、実施例1と同レベルの高画質が得られた。
【0232】
[実施例9〜11]
表2に示す各部材を用いてN/NおよびN/Lの2環境で実施例1と同様な評価を行った。なお、「ファーブラシ1」を用いた実施例10は参考例である。
【0233】
その結果、N/L環境でも十分な画質が得られた。
【0234】
[実施例12〜15]
表2に示すカップリング処理部材および「感光体1」を用いてN/NおよびN/Lの2環境で実施例1と同様な評価を行った。なお、「ファーブラシ1」および「ファーブラシ2」を用いた実施例14と15は参考例である。
【0235】
ここで、「ブレード1」、「ブレード4」は対向当接、「ファーブラシ1」、「ファーブラシ2」は対向回転させた。
【0236】
その結果、N/N環境で高画質が達成され、更にブレードを採用した実施例12、13はN/L環境に於いてもカブリが1〜3%と抑えられた良好な画質が得られた。
【0237】
[実施例16]
「帯電ローラ4」に「ブレード2」を対向当接させ(表2)、AC帯電によるN/N環境での耐久を行ったところ、カブリ1%以下の高画質が得られた。
【0238】
[実施例17、18]
表2に示す各部材を用いて実施例1と同様な方法でN/N環境で画出し耐久を行った。その結果、カブリが1〜3%に抑えられた良好な画像が得られた。なお、「ファーブラシ1」を用いた実施例18は参考例である。
【0239】
[実施例19〜25]
表2に示す各部材を用いて実施例1と同様な方法でN/N環境で画出し耐久を行った。なお、「ファーブラシ1」および「ファーブラシ2」を用いた実施例19は参考例である。
【0240】
その結果、粉砕トナーおよび「感光体1」を組み合わせた系(実施例24、25)では、カブリは実用上問題のない3〜5%のレベルであり、更にクリーニング部材(トナー掻き取り部材)をカップリング処理することにより(実施例19〜23)、カブリは2%に低減し画像の向上が認められた。
【0241】
[比較例1]
「帯電ローラ1」を「感光体1」に当接し「現像剤1」を用いて実施例1と同様な評価をN/N環境で行った。帯電ローラは、感光体に従動回転し、帯電はDC帯電とした。
【0242】
その結果、耐久初期からカブリが発生し画質は低下した。
【0243】
[比較例2]
「ファーブラシ1」を用いて実施例1と同様な評価をN/N環境で行った。帯電部材として外部駆動により対向回転(周速差130%)させた。ここで、「ファーブラシ1」は、空回転評価で画像形成に必要な初期帯電電位が得られることを確認している。
【0244】
その結果、耐久初期からカブリが発生し画質は低下した。
【0245】
[比較例3]
比較例1に於いてAC帯電で同様な評価を行ったところ、やはり耐久初期からカブリが発生し画質は低下した。
【0246】
【表1】
Figure 0003566599
【0247】
【表2】
Figure 0003566599
【0248】
(11)その他
1)本発明において画像形成装置には像担持体上の転写残トナーを捕集するクリーナー装置を設けてもよく、この場合は転写手段5と帯電手段2の間に設置することが好ましい。そのクリーナー装置をプロセスカートリッジに具備させることもできる。
【0249】
2)接触帯電部材としての帯電ローラ21はフェルトや布などの材質のものも使用可能である。それら各種材質材を組み合わせ、積層して、より適切な弾性と導電性を得ることもできる。
【0250】
3)帯電バイアスや現像バイアスに交流(交番)電圧を重畳する場合の交流電圧の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。また直流電源を周期的にオン/オフすることによって形成された矩形波であってもよい。このように交流電圧の波形としては周期的にその電圧値が変化するようなバイアスが使用できる。
【0251】
4)静電潜像形成のための画像露光手段としては、実施形態例のようにデジタル的な潜像を形成するレーザー走査露光手段に限定されるものではなく、通常のアナログ的な画像露光手段であってもよい。LEDなどの発光素子アレイや、蛍光灯等の発光光源と液晶シャッターアレイとの組み合わせ等の露光手段であってもよく、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであればよい。
【0252】
5)像担持体は静電記録誘電体等であってもよい。この場合は該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電処理手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成する。
【0253】
6)一般に静電潜像の現像手段は、非磁性トナーについてはブレード等で現像部材上にコーティングし、磁性トナーは磁気力によってコーティングして搬送して像担持体に対して非接触状態で現像する方法(1成分非接触現像)と、上記のようにしてコーティングしたトナーを像担持体に対して接触状態で現像する方法(1成分接触現像)と、トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合したものを現像剤として用いて磁気力によって搬送して像担持体に対して接触状態で現像する方法(2成分接触現像)と、上記の2成分現像剤を非接触状態にして現像する方法(2成分非接触現像)との4種類に大別される。
【0254】
画像の高画質化や高安定性の面から2成分接触現像法が多く用いられている。また現像剤を像担持体に接触させて現像する1成分接触現像法や2成分接触現像法がより現像時の同時トナー回収性を高めるのに効果があり、好ましい。
【0255】
また、現像剤中のトナー粒子として重合トナーを用いた場合には、上記の1成分接触現像法や2成分接触現像法はもちろん1成分非接触現像法や2成分非接触現像法などの現像方法においても充分な回収効果が得られる。
【0256】
7)転写手段は転写ローラ5に限られず、ベルト転写装置や転写コロナ帯電器等であってもよい。更には、転写ドラムや転写ベルトなどの中間転写体を用いて、単色画像形成ばかりでなく、多重転写により多色、フルカラー画像を形成することもできる。
【0257】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、回転する像担持体と、該像担持体の面を帯電する帯電手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、その静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、そのトナー像を記録媒体に転写する転写手段を備えた画像形成装置、およびこのような画像形成装置に搭載されるプロセスカートリッジにおいて、転写残トナーの極性を制御することにより、帯電手段の接触帯電部材へのトナー蓄積を防止する共に、現像手段でのトナー回収性を向上させた。その結果、長期的に均一な帯電が持続し、高画質が達成された。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態例の画像形成装置の概略構成図
【図2】帯電ローラの層構成模型図
【図3】トナー掻き取り部材としてのブレードを帯電ローラに対して対向当接して配設する場合の要領説明図
【図4】トナー掻き取り部材としてのブレードを帯電ローラに対して面接触で配設した状態を示した図
【符号の説明】
1 感光体
2 接触帯電装置
21 帯電ローラ
22 帯電ローラからのトナー掻き取り部材(クリーニング部材)とし
てのブレード
3 潜像形成手段(レーザースキャナー)
4 現像装置
5 転写ローラ
6 定着装置
P 転写材(普通紙など)
S1〜S3 バイアス印加電源[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus and a process cartridge.
[0002]
[Prior art]
For example, in a transfer type electrophotographic apparatus, the cleaning step of removing the transfer residual toner remaining on the photoreceptor (image carrier) after the transfer from the photoreceptor surface is performed by pressing the cleaning member against the photoreceptor to block the transfer residual toner and waste toner. This is a step of scraping and collecting into a container, and a blade-type cleaning member is used. Since such a cleaning member is brought into direct contact with the photoreceptor, it is excellent in collecting residual toner after transfer.
[0003]
However, when the cleaning member is deteriorated due to the effects of long-term durability or fine powder, the toner remaining after transfer from the cleaning member may adhere to the charging member and the uniform charging property may be reduced. Therefore, improvement of the cleaning member is desired. ing.
[0004]
In addition, it is pointed out that the cleaning member wears (shortens the life) of the photoconductor, that the waste toner needs to be treated, and that the apparatus becomes inevitably large due to the provision of the cleaning container. .
[0005]
Therefore, from the viewpoints of ecology, photoreceptor life, miniaturization of the apparatus, and effective use of toner, a simultaneous cleaning system (cleaner-less) has been proposed as a system without waste toner.
[0006]
This eliminates the cleaner and removes the transfer residual toner on the photoreceptor after transfer from the photoreceptor by simultaneous cleaning with a developing device (developing device), and collects and reuses the toner in the developing device. An image forming apparatus.
[0007]
In the simultaneous cleaning with development, the toner remaining on the photoreceptor after transfer is collected by a fogging bias (fogging potential difference Vback, which is a potential difference between a DC voltage applied to a developing device and a surface potential of the photoreceptor) at the time of subsequent development. How to According to this method, the transfer residual toner is collected in the developing device and reused after the next step, so that waste toner can be eliminated and maintenance can be facilitated. In addition, the cleaner-less system has a great advantage in terms of space, and can further reduce the size of the image forming apparatus.
[0008]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-346751 proposes an apparatus for simultaneous development and cleaning using a fur brush charger as a contact charging member as a charging means for a photoconductor. The transfer residual toner is scraped off once from the photoreceptor by the rotation of the fur brush, and adheres to the photoreceptor again. An AC superimposed bias is applied to the fur brush charger to increase the charging efficiency. In this case, sufficient toner ejection cannot be obtained only by the rotational force of the fur brush, and the AC superimposed bias reduces the electrostatic ejection of toner (adhesion to the photoreceptor). It becomes difficult to prevent.
[0009]
JP-A-6-149020 discloses a technique in which a blade is brought into contact with a charging roller to physically scrape off attached toner. The blade is located downstream of the charging roller that rotates in the forward direction with respect to the rotation of the photoconductor. Since the toner scraped off by the blade falls to the downstream side of the photoreceptor, it does not pass through the charging nip, so that the toner is prevented from staying at the falling point. However, there is a limit in the physical scraping of the toner and the collecting property of the dropped toner, and the cleaning property of the charging roller is deteriorated when the toner is used for a long time or when the transfer residual toner frequently occurs.
[0010]
JP-A-6-342237 also discloses a technique in which a cleaning blade is mounted on a charging roller. This is to prevent the toner from adhering to the charging roller by charging the surface of the charging roller to the same polarity as the developing toner by friction between the charging roller and the cleaning blade. However, when the polarity of the transfer residual toner becomes non-uniform due to the influence of the transfer bias or the like, a sufficient effect cannot be obtained.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the simultaneous-developing cleaning system, the transfer residual toner passes through the charging member, and is collected and reused by the developing device. However, since the polarity of the transfer residual toner includes both the developing polarity and the reverse polarity, the transfer residual toner inverted to the reverse polarity is electrostatically attached to the charging member. When the toner adheres to the charging member, charging failure due to toner contamination occurs, or the toner collecting property in the developing device is reduced. Further, when the transfer residual toner having the opposite polarity is mixed into the developing device, fogging may occur.
[0012]
In the method in which the toner adhered to the charging member is removed by the cleaning member, the polarity of the toner is not controlled, so that the toner collecting property in the developing device is insufficient. Also, the method of applying a reverse bias to the charging member during non-image formation does not have a sufficient effect of discharging the adhered toner to the photoreceptor side. Low.
[0013]
Therefore, it is necessary to control the polarity of the transfer residual toner.
[0014]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus that realizes high image quality by controlling the polarity of a transfer residual toner or a toner that has slipped through a cleaner device and enabling toner collection in a developing device, and an image forming apparatus. To provide a process cartridge that performs
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an image forming apparatus and a process cartridge having the following configurations.
[0016]
(1) A rotating image carrier, charging means for charging the surface of the image carrier, latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the charged surface of the image carrier, and toner An image forming apparatus including a developing unit that develops an image and a transfer unit that transfers the toner image to a recording medium;
The charging unit rotates in a reverse direction with respect to the image carrier at a contact portion with the image carrier, and applies a voltage to charge the surface of the image carrier.rollerAnd the chargingThe edge part counter-contacts the roller and the charging rollerScraping toner onto the image carrier upstream of the contact portion with respect to the rotation direction of the image carrier;Blade shapedAn image forming apparatus comprising: a toner scraping member; and at least the charging member has a polarity control agent for controlling toner charge to have the same polarity as the charging polarity of the image carrier.
[0018]
(2)The surface of the toner scraping member has a polarity control agent for controlling the toner charge to the same polarity as the charging polarity of the image carrier.(1)An image forming apparatus according to claim 1.
[0020]
(3)The toner is a spherical toner produced using a polymerization method.(1) or (2)An image forming apparatus according to claim 1.
[0021]
(4)The image bearing member is a photosensitive member having a photosensitive layer on a conductive substrate.Any one of (1) to (3)An image forming apparatus according to claim 1.
[0022]
(5)The image bearing member is a photosensitive member having at least a photosensitive layer and a charge injection layer on a conductive substrate.Any one of (1) to (4)An image forming apparatus according to claim 1.
[0023]
(6)The charge injection layer is a resin layer in which a metal oxide is dispersed.(5)An image forming apparatus according to claim 1.
[0024]
(7)The charge injection layer is an inorganic semiconductor layer.(5)An image forming apparatus according to claim 1.
[0025]
(8)The developing means also serves as a cleaning means for collecting a transfer residual toner remaining on the image carrier after transferring the toner image to a recording medium.Any one of (1) to (7)An image forming apparatus according to claim 1.
[0026]
(9)At least a rotating image carrier, and a charging unit for charging a surface of the image carrier, a process cartridge detachable from the image forming apparatus main body.
The charging unit rotates in a reverse direction with respect to the image carrier at a contact portion with the image carrier, and applies a voltage to charge the surface of the image carrier.rollerAnd the chargingThe edge part counter-contacts the roller and the charging rollerScraping toner onto the image carrier upstream of the contact portion with respect to the rotation direction of the image carrier;Blade shapedA process cartridge comprising: a toner scraping member; and at least the charging member has a polarity control agent for controlling the toner charge to the same polarity as the charging polarity of the image carrier.
[0027]
(10)A developing unit for developing the electrostatic latent image formed on the charged surface of the image carrier as a toner image;(9)The process cartridge according to 1.
[0029]
(11)The surface of the toner scraping member has a polarity control agent for controlling the toner charge to the same polarity as the charging polarity of the image carrier.(9) or (10)The process cartridge according to 1.
[0031]
(12)The toner is a spherical toner produced using a polymerization method.Any one of (9) to (11)The process cartridge according to 1.
[0032]
(13)The image bearing member is a photosensitive member having at least a photosensitive layer on a conductive substrate.Any one of (9) to (12)The process cartridge according to 1.
[0033]
(14)The image bearing member is a photosensitive member having at least a photosensitive layer and a charge injection layer on a conductive substrate.Any one of (9) to (13)The process cartridge according to 1.
[0034]
(15)The charge injection layer is a resin in which a metal oxide is dispersed.(14)The process cartridge according to 1.
[0035]
(16)The charge injection layer is an inorganic semiconductor.(14)The process cartridge according to 1.
[0036]
<Operation>
That is, as the image carrier rotates, the image carrier and the charging memberIs a charging rollerThe transfer residual toner carried to the contact portion (charging nip) or a part of the toner passing through the cleaner device passes through the charging nip, and is collected by the developing means using a potential difference between the image carrier and the developing means. Other transfer residual tonerCharging rollerAdheres to The polarity of the toner carried to the charging nip contains reversal components due to the influence of the transfer bias, etc.Charging rollerTend to be easily attracted electrostatically.
[0037]
In the present invention, the attached toner is provided with a polarity controlling agent.Charging roller, And is controlled to the charging polarity of the image carrier. This effect isA charging roller that rotates in a reverse direction at a contact portion of the image carrier with respect to the image carrier and applies a voltage to charge the surface of the image carrier;ElectrificationAn edge portion of the charging roller is counter-contacted with the roller, and the toner on the charging roller is scraped onto the image carrier upstream from the contact portion in the image carrier rotation direction.The toner that is most efficiently performed at the contact portion of the scraping member and whose polarity is controlled is scraped off at the contact portion and moves onto the image carrier. Since the toner whose polarity has become non-uniform is recharged to the original negative electrode name,Charging rollerIs released from electrostatic binding (adhesive force), and the scraping member scrapes the toner efficiently. as a result,Charging rollerTo prevent continuous toner adhesion and long-term toner adhesion.
[0038]
Also, the toner that has not been scraped offCharging rollerAfter moving to the charging nip according to the rotation ofCharging rollerIt is discharged to the image carrier using the potential difference between the image carrier and the image carrier.
[0039]
In any case, the polarity-controlled toner passes through the charging nip, but in the present invention, the toner polarity is changed to the image carrier charging polarity, that is,Charging rollerAfter passing through the charging nip after controlling to the same polarity asCharging rollerElectrostatic adhesion of toner to theCharging rollerIs also prevented from being deposited on the toner.
[0040]
In the charging nip, charge of the same polarity is suppliedCharging rollerThereby, the toner polarity is controlled more uniformly. The polarity-controlled toner moves to the developing unit according to the rotation of the image carrier, is collected by the developing unit, and is reused.
[0041]
Charging rollerBy releasing the electrostatic binding force using a charge control agent, the scraping performance is dramatically improved, and the long-termCharging rollerSince contamination can be prevented, uniform charging is possible, and as an effect thereof, high image quality can be achieved even in a simultaneous development cleaning system that does not have a cleaner device for collecting transfer residual toner.
[0042]
Further, due to the dual action of the polarity control agent and the discharge near the charging nip, more efficient toner polarity control is performed.
[0043]
Since the polarity is controlled, the collection by the developing means is performed efficiently, thereby preventing ghost images, and in particular, maintaining high image quality for a long period of time even in a high-speed machine with a high process speed or a sudden environmental change. You.
[0044]
A polarity controlling agent capable of controlling the polarity of the toner to the same polarity as the charging polarity of the image carrier can be applied to the toner scraping member. This is more effective especially when a large amount of transfer residual toner is continuously generated.
[0045]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1) Example of image forming apparatus
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of an image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus of this embodiment is a laser beam printer (digital copying machine) using a transfer type electrophotographic process, a contact charging system, a reversal developing system, a simultaneous development cleaning system, and a process cartridge system.
[0046]
Reference numeral 1 denotes a drum-type electrophotographic photosensitive member as an image carrier, which is rotationally driven at a predetermined peripheral speed (process speed) in a clockwise direction indicated by an arrow.
[0047]
The photoreceptor has at least a photosensitive layer formed on a conductive support, and such a photosensitive layer is formed by laminating a charge generation layer and a charge transport layer, and the charge generation material and the charge transport material constituting each layer. May be a single-layer type. The charge transport layer has a thickness of 5 to 40 μm, and the charge generation layer has a thickness of 0.05 to 5 μm. Examples of photosensitive layer materials include organic materials such as phthalocyanine pigments and azo pigments, and silicon. Examples include inorganic materials such as compounds. As the conductive support of the photoreceptor, a metal such as aluminum, nickel, stainless steel, steel, or the like, plastic or glass having a conductive film, conductive paper, or the like is used.
[0048]
Reference numeral 2 denotes charging means for uniformly charging the surface of the photoconductor 1 to a predetermined polarity and potential. This example is a contact charging device using a charging roller (conductive / elastic roller) as a charging member.
[0049]
Reference numeral 21 denotes a charging roller as a charging member, which is pressed against the photoconductor 1 by an urging member 23 with a predetermined pressing force. The contact portion between the charging roller 21 and the photoconductor is a charging nip N. A polarity controlling agent is applied to the charging roller 21 as described later.
[0050]
The charging roller 21 is rotated to face the photoconductor 1. That is, the photoconductor 1 is rotationally driven at a predetermined peripheral speed in the direction opposite to the rotation direction of the photoconductor 1 in the charging nip N. The rotation speed can be adjusted by an external drive.
[0051]
S1 is a charging bias power supply. A predetermined charging bias is applied to the charging roller 21 from the power supply S1, and the surface of the photoconductor 1 is contact-charged to a predetermined polarity and potential.
[0052]
As the charging bias applied to the charging roller 21, a DC bias or a bias obtained by superimposing an alternating current on a direct current is employed. The frequency and peak-to-peak (pp) of the AC bias can be arbitrarily set.
[0053]
Reference numeral 22 denotes a toner scraping member (also referred to as a cleaning member) that scrapes off extraneous matter such as toner from the surface of the charging roller 21. In this embodiment, the blade is in contact with the charging roller 2. The blade 22 as a cleaning member has its leading edge attached to the side surface of the charging roller downstream of the charging nip N, which is the contact portion between the charging roller 21 and the photosensitive member 1 (the charging downstream side). It is arranged in contact with the counter in the direction of rotation. Deposits such as toner adhering to the surface of the charging roller 21 are caused by the rotation of the charging roller 21 by the blade 22 on the photosensitive member on the charging downstream side of the charging nip N., That is, the position on the photoconductor upstream of the photoconductor rotation directionIs scraped off.
[0054]
Reference numeral 3 denotes a laser scanner as a latent image forming unit. This laser scanner outputs a laser beam whose intensity is modulated in accordance with a time-series electric digital pixel signal of target image information, and scans and exposes the uniformly charged surface of the rotating photoreceptor 1 with the laser beam. By this scanning exposure L, an electrostatic latent image corresponding to the target image information is formed on the surface of the rotating photoconductor 1.
[0055]
Reference numeral 4 denotes a contact type or proximity type (non-contact type) toner developing device as a developing unit. In this example, it is a reversal developing device. Reference numeral 41 denotes a rotating developing roller (developing sleeve) as a developing member, which carries a developer on the developing roller and is brought into contact with or close to the photoconductor 1. The contact portion or the approach portion is the developing site D. S2 is a developing bias power source, and a predetermined developing bias is applied to the developing roller 41, and the electrostatic latent image formed on the surface of the photoconductor 1 is reversely developed as a toner image (to the same polarity as the photoconductor charging polarity). (Development of an electrostatic latent image by the electrostatically processed toner).
[0056]
Reference numeral 5 denotes a toner image transfer unit. In this embodiment, a transfer roller having a medium resistance is used as a contact transfer unit, and a transfer nip T is formed by pressing the photosensitive member 1 at a predetermined pressure. A transfer material P as a recording medium is supplied to the transfer nip T from a paper supply unit (not shown) at a predetermined timing, and a transfer bias power source S3 supplies a predetermined transfer bias (a bias having a polarity opposite to that of the toner) to the transfer roller 5. Is applied for a predetermined period at a predetermined timing, so that the toner image on the photoconductor 1 side is sequentially transferred to the surface of the transfer material P fed to the transfer nip portion T. That is, the transfer material P introduced into the transfer nip T is nipped and conveyed by the transfer nip T, and the toner image formed and carried on the surface of the photoreceptor 1 is sequentially transferred to the surface thereof by electrostatic force and pressing force. Will be done.
[0057]
Reference numeral 6 denotes a fixing device such as a heat fixing method. The transfer material P that has exited the transfer nip T is separated from the surface of the rotating photoreceptor 1 and is introduced into the fixing device 6, where the toner image is fixed and discharged out of the device as an image formed product (print, copy). .
[0058]
The printer of this embodiment is cleaner-less, and the transfer residual toner remaining on the surface of the photoconductor 1 after the transfer of the toner image onto the transfer material P passes through the charging nip N with the continuous rotation of the photoconductor 1, and the developing portion D At the same time, the toner is collected by the developing simultaneous cleaning by the developing device 4 and reused (toner recycling process).
[0059]
The printer according to the present embodiment is a process cartridge PC in which three process devices of a photoconductor 1, a charging device 2, and a developing device 4 are collectively attached to and detached from a printer main body. Reference numeral 10 denotes a process cartridge attaching / detaching guide / holding member on the printer main body side. The process cartridge PC is mechanically and electrically connected to the printer main body by being mounted in the printer main body in a predetermined manner.
[0060]
In the present invention, the process cartridge is configured such that at least the image carrier and the charging unit are integrally formed into a cartridge, and the cartridge is detachably mountable to the main body of the image forming apparatus. One or more of other process devices such as a developing unit and a cleaning unit may be added to form a cartridge integrally, and this cartridge may be made detachable from the image forming apparatus main body.
[0061]
In the reversal type image forming, when the charged polarity of the photoconductor is negative, similarly, the negatively charged toner forms an image on the photoconductor.
[0062]
The toner image is electrostatically transferred to the transfer material P by the transfer member 5 that applies a reverse-polarity bias located on the rear surface of the transfer material in the transfer nip T, but a part of the toner image is transferred onto the photoconductor 1 as transfer residual toner. Remains.
[0063]
A part of the transfer residual toner passes through the charging nip N formed by the charging roller 21 and the photoconductor 1 according to the rotation of the photoconductor, and is collected in the developing device 4 by utilizing a potential difference between the photoconductor and the developing device. Transfer residual toner adheres to the charging roller 21. The polarity of the transfer residual toner includes a reversal component (positive polarity) under the influence of the transfer bias, and tends to be easily electrostatically attracted to the charging roller 21 that supplies the negative charge.
[0064]
The attached toner is controlled to the photoconductor charging polarity by contact with the charging roller 21 provided with the polarity control agent. This operation is most efficiently performed at the contact portion between the charging roller 21 and the toner scraping member 22, and the toner whose polarity is controlled is scraped off at the contact portion and moves onto the photoreceptor 1. Since the transfer residual toner having the non-uniform polarity is recharged to the original negative electrode, the polarity of the charging roller 21 is the same as that of the charging roller 21, and the charging roller 21 is released from the electrostatic restraint (adhesive force). The scraping of the toner is also efficiently performed. As a result, continuous toner adhesion and long-term toner adhesion can be prevented.
[0065]
Further, the toner that has not been scraped off moves to the charging nip N according to the rotation of the charging roller 21, and is then discharged to the photoconductor 1 using the potential difference between the charging roller 21 and the photoconductor 1.
[0066]
In either case, the toner whose polarity has been controlled passes through the nip portion N of the charging roller 21. However, in the present invention, after the toner polarity is controlled to the photoconductor charging polarity, that is, the same polarity as the charging roller 21, Since the toner passes through the charging nip N, electrostatic adhesion of the toner to the charging roller 21 is prevented, and accumulation of the toner on the charging roller is also prevented.
[0067]
In the charging nip portion N, the toner polarity is more uniformly controlled by the charging roller 21 that supplies the charges of the same polarity. The transfer residual toner having the polarity controlled moves to the developing section D according to the rotation of the photoconductor, is collected by the developing device 4, and is reused.
[0068]
As described above, by releasing the electrostatic binding force using the charge control agent, the toner scraping property is dramatically improved as compared with the case where the toner attached to the charging roller 21 is physically scraped off by the scraping member 22. It is possible to prevent the charging roller from being stained for a long period of time, so that uniform charging is possible.As an effect, high image quality can be achieved even in a simultaneous development cleaning system that does not have a cleaner device to collect transfer residual toner. it can.
[0069]
Further, due to the dual action of the polarity control agent and the discharge near the charging nip, more efficient toner polarity control is performed.
[0070]
Since the polarity is controlled, the recovery by the developing unit is performed efficiently, so that a ghost image is prevented. In particular, high image quality is maintained for a long time even in a high-speed machine with a high process speed or under a sudden environmental change. .
[0071]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-149020, if the toner adhering to the charging roller is scraped off to the upstream portion of the photosensitive member, the toner re-adheres to the charging roller when the toner moves to the charging nip, and the charging roller cannot be cleaned. However, in the present invention, re-adhesion of the toner is prevented by controlling the polarity of the toner as described above.
[0072]
The toner scraping member 22 may be provided with a polarity control agent capable of controlling the polarity of the toner to the same polarity as the charging polarity of the photoconductor. This is more effective especially when a large amount of transfer residual toner is continuously generated.
[0073]
(2) Charging roller 21
The charging roller 21 serving as a charging member includes a core 21a and a conductive elastic layer 21b concentrically provided in a roller shape around the core, as shown in the layer configuration model diagram of FIG. And a surface layer 21c covering the outer peripheral surface of the elastic layer 21b (conductive rubber roller).
[0074]
For example, a raw material composed of EPDM, conductive carbon black, a vulcanizing agent, and an auxiliary agent is heated and melted by two rolls, and the resulting material is filled in a roller mold having a cored bar 21a, and vulcanized and molded to form an elastic material. After the layer 21b is formed, the surface is coated with a nylon resin coating material in which a conductive agent is dispersed on the order of several tens to several hundreds of micrometers to form the surface layer 21c.
[0075]
The surface layer 21c can have a multilayer structure as needed. A polarity control agent for controlling the polarity of the toner is applied to the surface layer 21c.
[0076]
Hereinafter, a material example of the charging roller 21 will be described.
[0077]
A: Material for forming elastic layer 21b
For example, synthetic rubbers such as EPDM, NBR, butyl rubber, acrylic rubber, urethane rubber, polybutadiene, butadiene styrene rubber, butadiene acrylonitrile rubber, polychloroprene, polyisoprene, chlorosulfonated polyethylene, polyisobutylene, isobutylene isoprene rubber, fluorine rubber, and silicone rubber And natural rubber.
[0078]
The elastic material may be in the form of a sponge foamed to an appropriate cell diameter using a foaming agent as needed.
[0079]
Further, the elastic material can be easily made conductive by the conductive filler. Examples of such conductive fillers include metal powders and fibers such as aluminum, nickel, stainless steel, palladium, zinc, iron, copper, and silver, zinc oxide, tin oxide, titanium oxide, copper sulfide, and zinc sulfide. And carbon powders such as acetylene black, Ketjen black, PAN-based carbon, and pitch-based carbon. These can be used alone or in combination of two or more.
[0080]
B: Material forming surface layer 21c
For example, acrylic resin, polyethylene resin, polyester resin, polyurethane resin, polysulfonic acid resin, epoxy resin, phenol resin, styrene resin, nylon resin, polyvinyl chloride, alkyd resin, silicone resin, urea resin, melamine resin, fluorine resin, etc. Resin, polybutadiene, butadiene styrene rubber, butadiene acrylonitrile rubber, polychloroprene, polyisoprene, chlorosulfonated polyethylene, polyisobutylene, isobutylene isoprene rubber, acrylic rubber, urethane rubber, polysulfide synthetic rubber, fluorine rubber, silicone rubber, etc. There are synthetic rubbers, not only these alone, but also those obtained by copolymerizing the constituents of these resins in monomer units, and furthermore, a polymer substance composed of a combination of urethane and acrylic It can be used in combination of two or more as.
[0081]
These surface layer resins may be dissolved or dispersed in an appropriate solvent and coated as a coating material, or may be coated with a tube made using an extruder or the like.
[0082]
C: Polarity controlling agent
In the present invention, the polarity control agent has a capability of controlling a toner, which is reversely charged to a polarity opposite to a charged polarity of an image carrier in a transfer step, to a charge having the same polarity as a developing toner.
[0083]
The polarity controlling agent can be applied by a method of dispersing and mixing on the surface layer 21c of the charging roller 21 or a method of coating the surface layer 21c by means such as dipping.
[0084]
Examples of such a polarity controlling agent include a coupling agent, a resin modified with the coupling agent, an ionic dye / pigment and an organometallic compound, a resin, and a modified silicone oil. Coupling agents with stable properties are preferred.
[0085]
The following are specific examples of substances.
[0086]
1) Coupling agent
Examples of the coupling agent include a silane-based coupling agent, a titanate-based coupling agent, and an aluminum-based coupling agent. Specific examples are shown below.
[0087]
▲ 1 ▼. Examples of the silane coupling agent include hexamethyldisilazane, trimethylsilane, trimethylchlorosilane, trimethylethoxysilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, allyldimethylchlorosilane, allylphenyldichlorosilane, benzyldimethylchlorosilane, Bromomethyldimethylchlorosilane, α-chloroethyltrichlorosilane, β-chloroethyltrichlorosilane, chloromethyldimethylchlorosilane, triorganosilylmercaptan, trimethylsilylmercaptan, triorganosilyl acrylate, vinyldimethylacetoxysilane, dimethyldiethoxysilane , Dimethyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, hexamethyldisiloxane, 1.3-divinyltetramethyldisilo Xanthane, 1.3-diphenyltetramethyldisiloxane, dimethylpolysiloxane having 2 to 12 siloxane units per molecule and having hydroxyl groups bonded to silicon atoms, each of which is located at one of the terminal units, one at a time Is mentioned.
[0088]
Further, aminopropyltrimethoxysilane having a nitrogen atom, aminopropyltriethoxysilane, dimethylaminopropyltrimethoxysilane, diethylaminopropyltrimethoxysilane, dipropylaminopropyltrimethoxysilane, dibutylaminopropyltrimethoxysilane, monobutylamino Propyltrimethoxysilane, dioctylaminopropyldimethoxysilane, dibutylaminopropyldimethoxysilane, dibutylaminopropylmonomethoxysilane, dimethylaminophenyltriethoxysilane, trimethoxysilyl-γ-propylphenylamine, trimethoxysilyl-γ-propylpenzylamine And the like are also used alone or in combination.
[0089]
Among them, an amino silane coupling agent having a nitrogen atom and a silane coupling agent having a hydrophobic group composed of a linear hydrocarbon are preferable.
[0090]
▲ 2 ▼. Examples of the titanate-based coupling agent include isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tris (dioctyl pyrophosphate) titanate, isopropyl tri (N-aminoethyl-aminoethyl) titanate, tetraoctyl bis (ditridecyl phosphite) titanate, tetra ( 2,2-diallyloxymethyl-1-butyl) bis (ditridecyl) phosphite titanate, bis (dioctylpyrophosphate) oxyacetate titanate, bis (dioctylpyrophosphate) ethylene titanate, isopropyltrioctanoyl titanate, isopropyldimethacrylisostearoyl Titanate, isopropyl tridodecyl benzene sulfonyl titanate, isopropyl isostearyl diacryl Taneto, isopropyl tri (dioctyl phosphate) titanate, isopropyl tricumylphenyl titanate, tetraisopropyl bis (dioctyl phosphite) titanate, and the like.
[0091]
Among them, isopropyl triisostearoyl titanate having a hydrophobic group composed of a linear hydrocarbon is preferable.
[0092]
(3). Examples of the aluminum-based coupling agent include acetoalkoxyaluminum diisopropylate.
[0093]
2) Resin modified with coupling agent
Examples of such a resin include a silane-based coupling agent-modified silicone resin.
[0094]
Such a silane coupling agent is as described above, and among them, aminosilanes are preferable, and more specifically, for example, 3-aminopropyltrimethoxysilane, (N, N-dimethyl-3-aminopropyl) ) Trimethoxysilane, (N, N-diethyl-3-aminopropyl) trimethoxysilane, N-methylaminopropyltrimethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltri Methoxysilane and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane. Further, N- [3- (triethoxysilyl) propyl] -4,5-dihydroimidazole, trimethoxysilylpropyldiethylenetriamine and the like are also used.
[0095]
3) Ionic dyes and pigments and organometallic compounds
Examples of the ionic compound include nigrosine dyes, azine dyes, imidazole compounds such as imidazole metal salts and dimers, triphenylmethane dyes and pigments, quaternary ammonium salts, and polymers having quaternary ammonium salts as side chains.
[0096]
Further, a metal compound of an aromatic carboxylic acid derivative typified by a chromium compound or a zinc compound of di-tert-butylsalicylic acid, an aromatic urea compound typified by bifluorophenylurea, and the like can also be used.
[0097]
4) Resin
Acrylic resin, fluorine resin, silicone resin, and the like.
[0098]
5) Modified silicone oil
As such a silicone oil, one having a viscosity at 25 ° C. of 0.5 to 10000, preferably 1 to 1000 centistokes is used. For example, dimethyl silicone oil, -part of a methyl group is modified with an alkyl group. Examples include alkyl-modified silicone oil, methylphenyl silicone oil, methylstyrene-modified silicone oil, amino-modified silicone oil, fluorine-modified silicone oil, epoxy-modified silicone oil, alcohol-modified silicone oil, and polyether-modified silicone oil. Among them, an amino-modified silicone oil having a high polarity control effect is preferable.
[0099]
(3) Toner scraping member 22
Examples of the toner scraping member (cleaning member) 22 for scraping off deposits such as toner from the charging member 21 include a blade, a fur brush, and an elastic roller. Among them, the toner scraping member 22 has excellent contact property with the attached toner and excellent scraping property. bladeIs preferred. In the present invention, a blade-shaped toner scraping member is used.
[0100]
1) Blade
As an example, the blade member 22 as the toner scraping member can be manufactured by adhering a flat elastic layer formed by injection molding or press molding to a support layer made of a metal or a resin plate via an adhesive. it can.
[0101]
As shown in FIGS. 1 to 3, the arrangement of the blade member 22 is preferably such that the edge portion of the blade member 22 is opposed to the charging roller 21 and is brought into contact with the downstream side of the charging roller (blade facing contact). The downstream side is a charging downstream side, and means an arc on the left side of the drawing divided by a straight line D passing through the center A of the charging nip N and the center B of the charging roller 21 as shown in FIG. It is more preferable that the vertical straight line E is within the range between the point F where the straight line E contacts the downstream arc and the nip center A.In the present invention, this blade facing contact form is adopted.
[0102]
Also,As a reference example,As illustrated in FIG. 4, a method of contacting the inner surface of the blade (contacting the blade surface) and securing a nip width with the charging roller 21 may be used. In this case, the contact between the blade 22 and the charging roller 21 is improved as compared with the configuration of FIG.
[0103]
Materials constituting the blade, for example, silicone material, urethane material, nitrile butadiene rubber, modified products of each, further elastic bodies such as blended products, stainless steel, metals such as aluminum, plastic resins and the like, among which Silicone materials and urethane materials having elasticity and excellent toner releasability are preferred.
[0104]
As such a silicone material, a silicone rubber which is polymerized and cross-linked by a radical reaction, a condensation reaction, and an addition reaction and is preferably formed, specifically, a liquid silicone rubber, a heat-curable silicone rubber, and a low-temperature curing silicone rubber And so on.
[0105]
Urethane materials are urethane elastomers, liquid urethane rubbers, thermoplastic urethane rubbers, and the like, and urethane is generally obtained by reacting a curing agent with a prepolymer obtained by reacting an isocyanate with a polyester diol obtained from a dicarboxylic acid and a diol. be able to.
[0106]
Specifically, adipic acid and ethylene glycol are reacted to form a polyester diol, and further diphenylmethane diisocyanate is reacted to form a prepolymer. The urethane elastomer can be obtained by reacting butanediol and trimethylpropane.
[0107]
2) Fur brush
This section describes a fur brush type toner scraping member as a reference example.A fur brush used as a toner scraping member is a W-shaped weave or a V-shaped weave (also referred to as a U-shaped weave) made of filamentary fibers on a base fabric such as a woven fabric, a nonwoven fabric, a film, or a sheet. ) Means a brush shape woven by such a method.
[0108]
The fibers used for the fur brush include synthetic fibers, natural fibers, semi-synthetic fibers, and regenerated fibers.
[0109]
Specifically, first, as synthetic fibers, for example, nylon-6, nylon-66, nylon-12, nylon-46, polyamides such as aramid, polyesters such as PET, and polyolefins such as PE and PP , Polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride and vinylidene, polyacrylonitrile, polyphenylene sulfide, polyurethane, polyfluoroethylene, carbon fiber, glass fiber and the like.
[0110]
Natural fibers include, for example, silk, cotton, wool, hemp, and the like.
[0111]
Semi-synthetic fibers include acetate and the like, and regenerated fibers include rayon and cupra.
[0112]
Further, composite fibers (split fibers and ultrafine fibers) obtained by compounding two or more kinds of synthetic fiber raw material components and melt-spinning them can be used.
[0113]
These fibers may be used alone or in combination of two or more.
[0114]
Further, the fur brush can have conductivity. For example, various fibers described above as conductive powders represented by metal powders such as iron, copper and silver, composite metal powders such as zinc oxide, tin oxide, titanium oxide and copper sulfide, and conductive carbon powders such as carbon black. Knead-type fibers mixed with materials and melt-spun, conductive fibers such as metal fibers and carbon fibers, and conductive fibers whose fiber surface is coated with a conductive polymer represented by an electron conjugated polymer such as polypyrrole and polyaniline And the like.
[0115]
As a method of contacting the fur brush with the charging roller, it is preferable to adjust the amount of penetration by the spacer. In order to adjust the effect of scraping the attached toner and controlling the polarity, besides adjusting the penetration amount, a method of increasing the fiber strength of the brush, a method of increasing the brush flocking density, a method of changing the brush flocking state (weaving method), Further, there is a method in which an elastic layer is provided as a base layer of the fur brush and pressed against the charging roller.
[0116]
Examples of the form of such a fur brush include a roller shape, a blade shape, a belt shape, and the like, and these may be used in a fixed state. Can be rotated in the forward direction and in the opposite direction.
[0117]
An example of the configuration of a roller-shaped fur brush will be described.
[0118]
The fur brush has thousands to hundreds of thousands of brushes / inch on a base cloth.2  It is obtained by winding a brush made of rayon fibers planted on a conductive substrate (core bar). Examples of the means for winding include a method of spirally winding a short width brush contact fabric around a cored bar, a method of laminating a wide brushed fabric corresponding to the circumferential length of the cored bar and the brush width, and the like. Can be
[0119]
Here, an elastic layer may be provided between the brush and the conductive substrate. The elastic layer material is EPDM, silicone rubber, urethane rubber, or the like, and may be made conductive by a conductive agent.
[0120]
(4) Toner
The toner used for developing the electrostatic latent image is not particularly limited, but a polymerized toner may be used from the standpoint of energy saving of the image forming apparatus and effective use of chemical products.
[0121]
The polymerized toner can be reduced in melting point (glass transition temperature) and spheroidized by a manufacturing method called direct polymerization, and has effects such as power saving in a fixing process, improvement of transfer efficiency, and prevention of adhesion to a photoreceptor. I have.
[0122]
However, on the other hand, in the cleaning means for scraping off the transfer residual toner on the photoreceptor and collecting the waste toner in the waste toner container, the toner passes through depending on the environmental conditions, and the ghost image and the charging are locally, but locally, nonuniform. It has been pointed out that there are cases.
[0123]
Therefore, such an occurrence can be prevented by combining with the image forming apparatus and the process cartridge of the present invention, so that high image quality can be obtained in any environment.
[0124]
The spherical state of the toner can be represented by an SF value, and from the viewpoint of improving transfer efficiency, SF-1 is preferably in the range of 100 to 140, and SF-2 is preferably in the range of 100 to 120. It is also preferable from the standpoint of properties and low melting point.
[0125]
Here, the measurement and calculation of the SF value will be exemplified.
[0126]
An electron microscope (FE-SEM, manufactured by Hitachi, Ltd.) randomly samples 100 toner particles of 2 μm or more that have been magnified 1000 times, and the image information is introduced into an image analyzer (Luzex III, manufactured by Nicolet) via an interface. The analysis was performed, and the calculation was performed using the following equations 1 and 2.
[0127]
Here, in the formula, MXLNG represents the absolute maximum length of the particle, PERIME represents the peripheral length of the particle, and AREA represents the projection surface of the particle. SF-1 indicates the degree of roundness of the particles, and SF-2 indicates the irregularities of the particles.
[0128]
(Equation 1)
Figure 0003566599
[0129]
(Equation 2)
Figure 0003566599
[0130]
Such a polymerized toner can be produced directly by subjecting the monomer composition to suspension polymerization. For example, first, a polymerizable monomer composition including a polymerizable monomer, a colorant, a polar resin, a release agent, a charge control agent, a polymerization initiator, a crosslinking agent, and the like is dispersed in an aqueous medium and polymerized. To form particles of the hydrophilic monomer composition. Then, a polar resin is localized on the surface of the particles, and the polymerizable monomer in the particles is polymerized to form toner particles as a binder resin. By adding a water-soluble polymerization initiator to an aqueous medium and treating the surface of the toner particles, it can be produced with a high yield.
[0131]
Hereinafter, main materials will be exemplified.
[0132]
As the polymerizable monomer, a styrene polymer, a styrene-acrylate copolymer, a styrene-methacrylate copolymer, a polar resin such as a polyester resin, a styrene copolymer, and the like, a coloring agent, carbon black, disazo-based As a release agent such as a yellow pigment, a quinacridone-based magenta pigment, a phthalocyanine-based cyan pigment, a paraffin wax, a polyolefin wax, a Fischer-Tropsch wax, a low-melting substance having an endothermic main peak value of 120 ° C. or less in a DSC endothermic curve, Amide wax, higher fatty acid, higher alcohol ester wax, etc., crosslinking agents such as divinylbenzene, carboxylate, divinylaniline, etc., and charge control agents such as nigrosine dye, triphenylmethane dye, etc. Acid compounds, urea derivatives, such as negatively charged, such as azo dyes, as the polymerization initiator, an azo or peroxide type polymerization initiators and the like.
[0133]
(5) Photoconductor 1
In the photoconductor 1 as an image carrier in this example, a charge injection layer can be provided on the surface of the photosensitive layer. As a result, the chargeability is improved, and at the time of image exposure, it plays a role of more efficiently releasing the charged charges to the conductive support, thereby reducing the residual potential. Image is obtained.
[0134]
Injection charging can be achieved by combining contact charging and an image carrier having a charge injection layer laminated thereon. Injection charging is a charging method in which a DC voltage is applied to a charging member so that the applied charge is efficiently held and formed on an image carrier (a member to be charged). It is a charging means that gives a minimum necessary charging potential as compared with a charging method using discharge, and is distinguished from DC charging, which is conventional DC voltage discharge charging.
[0135]
With this type of injection charging, fluctuations in chargeability due to environmental changes and changes in the thickness of the photoconductor can be suppressed to a smaller extent than conventional photoconductors without a charge injection layer, further improving image quality. At the same time, reduction of ozone due to discharge is realized.
[0136]
By the way, when the injection charging is performed, the discharge component is reduced. However, the transfer of the charge in the charging nip N is promoted, so that the effect of inverting the toner polarity is substantially maintained.
[0137]
Such charge injection layers include {1}. A resin layer in which an appropriate amount of light-transmitting and conductive particles are dispersed in an insulating binder resin, {2}. An inorganic layer made of a semiconductor or the like can be given, but an organic layer made of a conductive polymer can also be used.
[0138]
The charge injection layer will be specifically described.
[0139]
1) Resin layer composed of conductive particles and binder resin
Binder resins include polyester resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, fluorine resin, cellulose, vinyl chloride resin, polyurethane resin, acrylic resin, epoxy resin, silicone resin, alkyd resin, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer resin And the like.
[0140]
Examples of the conductive fine particles include metals such as copper, aluminum, silver, and nickel; zinc oxide, tin oxide, antimony oxide, tin oxide, and titanium oxide; and metal oxides such as solid solutions or fused materials thereof, polyacetylene, and polythiophene. And a conductive polymer such as polypyrrole, etc., but it is more preferable to select and use a metal oxide such as tin oxide having high transparency from the viewpoint of the translucency of the photoreceptor.
[0141]
The particle size of these conductive fine particles is preferably 0.3 μm or less, and most preferably 0.1 μm or less from the viewpoint of light transmission. When it is contained in the charge injection layer, the content of the conductive fine particles depends on the particle size, but is preferably in the range of 2 to 280% by weight based on the binder resin. If the content is less than 2% by weight, it is difficult to adjust the resistance of the charge injection layer, and if it exceeds 280% by weight, the coating properties of the binder resin may be partially reduced. Therefore, the content of the conductive fine particles is preferably in the range of 2 to 280% by weight based on the binder resin.
[0142]
Various additives can be added for the purpose of improving the dispersibility of the conductive fine particles, the adhesion to the binder resin, or the smoothness of the coating film after film formation. As for the improvement of dispersibility, it is very effective to modify the surface of the conductive fine particles with a coupling agent or a leveling agent. Further, from the viewpoint of improving the dispersibility, it is effective to use a curable resin as the binder resin.
[0143]
When a curable resin is used for the charge injection layer, a coating liquid in which conductive fine particles are dispersed in a solution of a curable monomer or oligomer is applied to the photosensitive layer, and after coating, the coating film is heated or irradiated with light. Is cured to form a surface layer. Examples of such a curable resin include, but are not limited to, acrylic resin, epoxy resin, phenol resin, melamine resin, etc. Any resin that causes a reaction and cures can be used.
[0144]
The charge injection layer is obtained by applying and drying a suitable solution or a dispersion solution of a binder resin, conductive fine particles, and additives as needed on a photoreceptor. 0.1 to 10 μm, optimally 0.5 to 5 μm.
[0145]
Here, the charge injection layer may contain a lubricant powder. The friction between the photosensitive member and the charging member or the friction between the photosensitive member and the cleaning member is reduced, and the dynamic load on the electrophotographic apparatus can be reduced. Further, since the releasability of the photoreceptor surface is improved, the adhesion of the developer can be prevented. As such lubricant particles, it is preferable to use a fluororesin, a silicone resin, or a polyolefin resin having a low critical surface tension.
[0146]
Particularly preferred is a tetrafluoroethylene resin. In this case, the amount of the lubricant powder is preferably 2 to 50% by weight, more preferably 5 to 40% by weight, based on the charge injection layer overlap. If the amount is less than 2% by weight, the effect of improving the chargeability may not be sufficiently exerted because the amount of the lubricant powder is not sufficient. Tend to.
[0147]
2) Charge injection layer made of inorganic material
For example, a semiconductor such as amorphous silicon can be used.
[0148]
The photoconductor made of semiconductor silicon can be manufactured continuously by using a plasma chemical vapor deposition apparatus by high-frequency glow discharge decomposition by selecting photoconductive amorphous silicon for the lower photosensitive layer.
[0149]
Examples of the charge injection layer made of a conductive polymer include electron conjugated polymers such as polypyrrole, polythiophene, and polyaniline, and organic polysilanes.
[0150]
The volume resistance value of the charge injection layer is 1 × 108  Ωcm-1 × 10FifteenIt is preferable to adjust it to the range of Ωcm.
[0151]
The volume resistivity of the charge injection layer is 1 × 108  When the resistance is smaller than Ωcm, the electrostatic latent image cannot be held and image deletion occurs, and 1 × 10FifteenIf it exceeds Ωcm, the charge cannot be sufficiently received from the charging member, and poor charging may occur.
[0152]
Therefore, the charge injection layer has a volume resistance of 1 × 10 5 in order to satisfy sufficient chargeability and image reproducibility.8  Ωcm-1 × 10FifteenIt is preferable to prepare this in the range of Ωcm.
[0153]
The volume resistance of the charge injection layer was determined by preparing a charge injection layer on polyethylene terephthalate (PET) with a conductive film deposited on the surface, and using a volume resistance measurement device (4140B pAMATOR manufactured by Hewlett Packard) at 23 ° C. and 65 ° % In a 100% environment.
[0154]
(6) Example of manufacturing charging roller 21
[Production Example 1 of Charging Roller]
EPDM 100 parts by weight
4 parts by weight zinc oxide
Acetylene black 10 parts by weight
10 parts by weight of paraffin oil
1 part by weight of sulfur
The main component was kneaded with a twin-screw extruder while being cooled with water together with a vulcanization accelerator and a higher fatty acid. This was vulcanized and molded in a mold to produce an elastic roller having an outer diameter of 12 mm (core bar 6 mm).
[0155]
Next, the elastic roller was immersed and coated in a methylolated nylon solution dissolved in a methanol / toluene mixed solvent, and dried by heating at 120 ° C. for 1 hour.
[0156]
Roller resistance is 3 × 106  It was. This is referred to as “charging roller 1”.
[0157]
[Production Example 2 of Charging Roller]
In Production Example 1 of the charging roller, the elastic body was foamed (average foam cell diameter: 100 μm) using a foaming agent (azodicarbodiamide), and the surface was polished to a diameter of 12 mm to form a foam roller.
[0158]
Next, a conductive tin oxide slurry (antimony-doped type) was dispersed in a urethane-acryl dispersion, and a viscous dispersion was prepared while increasing the viscosity with an acrylic resin. This solution was applied to the surface of the foam roller by a dipping method, preliminarily dried (50 ° C.), and finally heated and dried at 120 ° C. for 1 hour.
[0159]
This is referred to as “charging roller 2”.
[0160]
[Production Example 3 of Charging Roller]
Using a crosshead extruder, a conductive seamless tube having an inner diameter of 11.5 mm and a thickness of 250 μm was prepared from a resin composed of a sterene-ethylene-olefin copolymer and conductive carbon black.
[0161]
Next, the foamed roller of Production Example 2 of the charging roller was covered while blowing air.
[0162]
This is referred to as “charging roller 3”.
[0163]
[Production Example 4 of Charging Roller]
An aminosilane coupling agent (3-aminopropyltriethoxysilane) diluted to 1% by weight with toluene is impregnated and applied to the “charging roller 1”, dried at 80 ° C. for 1 hour, and then cured at 120 ° C. for 1 hour. did.
[0164]
This coupling agent-treated product is referred to as “charging roller 4”.
[0165]
[Production Example 5 of Charging Roller]
The “charging roller 2” was impregnated with a titanium coupling agent (isopropyl triisostearoyl titanate) diluted to 1% by weight with toluene, dried at 100 ° C. for 1 hour, and then cured at 150 ° C. for 1 hour.
[0166]
This treated coupling agent is referred to as “charging roller 5”.
[0167]
[Production Example 6 of Charging Roller]
A silane coupling agent (dodecyltriethoxysilane) diluted to 1% by weight with MEK was spray-coated on the “charging roller 3”, dried at 80 ° C. for 1 hour, and then cured at 120 ° C. for 1 hour.
[0168]
This coupling agent-treated product is referred to as “charging roller 6”.
[0169]
(7) As a toner scraping member (cleaning member) 22
Examples of manufacturing blades and fur brushes
[Production Example 1 of Blade]
The two-component silicone rubber was cured at 150 ° C. to form a sheet, and then cured at 200 ° C. to obtain a molded silicone rubber having a thickness of 3 mm. This molded body was cut into a length of 15 mm and a width of 230 mm, and bonded to a 0.1 mm-thick stainless steel substrate so that 10 mm of the length was fixed, to produce a blade.
[0170]
This is referred to as “blade 1”.
[0171]
[Production Example 2 of Blade]
A high-temperature-curable silicone rubber (liquid silicone rubber) was injection-molded on a primer-treated 0.07 mm-thick stainless steel substrate to form a 0.7-mm silicone rubber elastic layer, and then vulcanized at 200 ° C. This integrally molded body was cut to produce a blade.
[0172]
This is referred to as “blade 2”.
[0173]
[Production Example 3 of Blade]
MDI (4,4'diphenylmethane diisocyanate), a urethane raw material mainly composed of a polyester diol composed of ethylene glycol and adipic acid were reacted in a nitrogen atmosphere to synthesize a prepolymer having a polyester average molecular weight of 1700.
[0174]
A curing agent was added to the mixture, and the mixture was poured into a molding die, cured at 150 ° C., demolded, heated and cured, and cut in the same manner as “Blade 1” to prepare a blade.
[0175]
This is referred to as “blade 3”.
[0176]
[Production Example 4 of Blade]
A Ti-based coupling agent (isopropyl triisostearoyl titanate) was diluted with toluene to 1% by weight. This solution was impregnated with "Blade 1", taken out, heated and dried at 80 ° C, and further cured at 150 ° C for 1 hour.
[0177]
This is referred to as “blade 4”.
[0178]
[Production Example 5 of Blade]
The aminosilane coupling agent (3-aminopropyltriethoxysilane) was diluted with MEK to 1% by weight. This solution was impregnated with "Blade 3" to perform a coupling treatment.
[0179]
This is referred to as “blade 5”.
[0180]
[Production example 1 of fur brush](Reference example)
Rayon fiber (average fiber diameter: 15 μm) kneaded with conductive carbon is woven in a W shape with respect to the base cloth, and the fiber density is 200,000 fibers / inch.Two And a brush fabric having a pile length of 5 mm was produced. This was spirally wound around a stainless steel core having a diameter of 6 mm via an adhesive to produce a roller-shaped fur brush.
[0181]
This is referred to as "fur brush 1".
[0182]
[Production example 2 of fur brush](Reference example)
Weave PET fibers with an average fiber diameter of 13 μm in a W shape with respect to the base cloth, and have a fiber density of 200,000 fibers / inch.Two And a brush fabric having a pile length of 5 mm and a width of 10 mm.
[0183]
The brush fabric was impregnated by spraying a solution containing a 1% by weight of a Ti-based coupling agent (isopropyl triisostearoyl titanate) diluted with toluene and impregnated with the solution, and finally cured at 120 ° C for 1 hour.
[0184]
Next, a roller-shaped fur brush was wound in a spiral shape around an SUS core with an adhesive therebetween.
[0185]
This is referred to as "fur brush 2".
[0186]
(8) Example of manufacturing toner and developer
[Production Example 1 of Toner]
100 parts by mass of polyester resin
Metal azo dye 2.5 parts by mass
Low molecular weight polypropylene 4 parts by mass
4 parts by mass of carbon black
After the above materials were dry-mixed, they were kneaded with a twin-screw kneading extruder set at 150 ° C. The obtained kneaded material was air-cooled, finely pulverized by an air-flow type pulverizer, and then subjected to air classification to obtain a toner composition having a controlled particle size distribution.
[0187]
To this toner composition, 1.5% by weight of hydrophobically treated titanium oxide was externally added to prepare a toner having a weight average particle size of 7.0 μm.
[0188]
[Toner Production Example 2]
90 parts by mass of stellene
10 parts by mass of n-butyl acrylate
5 parts by mass of low molecular weight polypropylene
5 parts by mass of carbon black
2 parts by mass of metal-containing azo dye
Azo initiator 5 parts by mass
The above solution was added to 500 parts by mass of pure water in which 5 parts by mass of calcium phosphate had been dispersed, and dispersed by a homomixer. Finally, the polymer obtained by polymerizing at 75 ° C. for 10 hours was filtered and washed. After that, drying classification was performed to obtain a toner composition.
[0189]
2% by weight of hydrophobically treated titanium oxide was externally added to the toner composition to prepare a toner having a weight average diameter of 6.1 μm.
[0190]
The obtained toner is formed by a polymerization method, and shows a spherical shape when observed with an electron microscope. The shape factors were 120 for SF-1 and 110 for SF-2.
[0191]
[Developer Production Example 1]
7 parts by mass of the toner of Toner Production Example 1 was mixed with a developing carrier (100 parts by mass) obtained by coating a silicone resin on nickel zinc ferrite having an average diameter of 60 μm.
[0192]
This is referred to as “Developer 1”.
[0193]
[Developer Production Example 2]
7 parts by mass of the toner of Toner Production Example 2 was mixed with a developing carrier (100 parts by mass) in which an acryl-modified silicone resin was coated on nickel zinc ferrite having an average diameter of 60 μm.
[0194]
This is designated as “Developer 2”.
[0195]
(9) Production example of photoreceptor
[Production Example 1 of Photoconductor]
A photosensitive layer was laminated on an aluminum cylinder having a diameter of 30 mm to produce an OPC photosensitive member 1.
[0196]
The laminated layers are the following first to fourth layers in order from the aluminum cylinder.
[0197]
The first layer is an undercoat layer. A thin 30 μm-thick layer having conductivity was provided to smooth the defects of the aluminum cylinder and to prevent the occurrence of moire due to the reflection of laser exposure.
[0198]
The second layer is a positive charge injection preventing layer. In order to prevent the positive charge injected from the aluminum cylinder side from canceling the negative charge charged on the photoreceptor surface, 106  A layer composed of an amylan resin and methoxymethylated nylon having a resistance adjusted to the order of Ωcm was formed to a thickness of about 1 μm.
[0199]
The third layer is a charge generation layer. A resin layer having a thickness of about 0.4 μm in which a disazo pigment is dispersed and capable of generating positive and negative charge pairs by laser exposure.
[0200]
The fourth layer is a charge transport layer. Hydrazone was dispersed in a polycarbonate resin to form a P-type semiconductor layer (about 25 μm). This layer has a function of transporting a positive charge generated in the charge generation layer to the surface of the photoreceptor, and a negative charge charged on the surface of the photoreceptor cannot move through this layer.
[0201]
This is designated as "Photoconductor 1".
[0202]
[Photoconductor Production Example 2]
In the photoconductor production example 1, a charge injection layer was provided as a fifth layer on the surface of the [photoconductor 1].
[0203]
The charge injection layer is a conductive resin layer in which tin oxide is dispersed in a photocurable acrylic resin.
[0204]
The tin oxide used was ultrafine particles having a particle size of about 0.03 μm, which was made conductive by doping with antimony, and was dispersed at 130% by weight with respect to the photocurable acrylic resin as the binder resin. Resistance is 4 × 10ThirteenΩcm.
[0205]
In the charge injection layer, 30% by weight of tetrafluoroethylene resin particles were dispersed for the purpose of improving the surface slipperiness.
[0206]
This is designated as "Photoconductor 2".
[0207]
[Production Example 3 of Photoconductor]
An amorphous silicon photoreceptor comprising a blocking layer, a photoconductive layer, and a surface layer was prepared by using a glow discharge method on a mirror-finished aluminum cylinder having a diameter of 30 mm.
[0208]
First, the reaction chamber is about 5 × 10-3After evacuating to Pa, various gases (SiH4  , B2  H6  , NO, H2  ) Was fed into the reaction chamber in a flow manner, and when the internal pressure reached about 20 Pa, glow discharge was caused to form a blocking layer of about 4 μm.
[0209]
Next, in the same manner,4  , H2  Using a gas, a 25 μm photoconductive layer was formed under an internal pressure condition of about 50 Pa.
[0210]
Furthermore, SiH4  , CH4  , H2  Using a gas, glow discharge was performed under an internal pressure condition of about 60 Pa to form a surface layer made of Si and C with a film thickness of 0.4 μm, thereby producing an amorphous silicon photoreceptor.
[0211]
This is referred to as "Photoconductor 3".
[0212]
(10) Examples and comparative examples
Hereinafter, the effects of the present invention will be described with reference to Examples and Comparative Examples.
[0213]
First, a digital copier (GP55, manufactured by Canon Inc.) using a laser beam was modified and used as an image forming apparatus for evaluation.
[0214]
The GP55 is basically a digital copying machine of a reversal development system with a process speed of 150 mm / s, which includes a corona charging, a one-component jumping development, a corona charging, a blade-type cleaning container, and an exposure unit. It was modified to make a cleanerless examination machine as shown in FIG.
[0215]
1) Development: A two-component developing device (reversal development) 4 was made available. The bias weighed a square wave of -500 V / 1000 Vpp (3 kHz).
[0216]
2) Charging: A contact charging device 2 using a charging roller 21 as a charging member, and a cleaning member (toner scraping member) 22 was brought into contact with the charging roller 21. An external drive motor was connected to the charging roller 21 so as to be able to rotate opposite to the photoconductor 1, and the peripheral speed difference was set to 110%. Further, an external drive is provided for the roller-type cleaning member so that the cleaning member rotates counter to the charging roller.
[0217]
3) Charging bias
: -1300 V for DC charging, -700 V / 1500 Vpp (800 Hz) for AC charging, and weak DC voltage (-1000 V) for injection charging were applied by an external power supply.
[0218]
4) Cleaning container: The cleaning blade and the waste toner container were removed to remove the cleaner.
[0219]
Next, in the evaluation, a 6% character original was subjected to continuous image output for 10k sheets by A4 landscape feed, and image fog caused by ghost and poor charging was measured with a reflection densitometer. The durable environment is 23 ° C./relative humidity 60% (N / N environment), 23 ° C./relative humidity 10% (N / L environment), and 15 ° C./relative humidity 10% (L / L environment).
[0220]
In this evaluation, the difference (%) before and after the image was displayed was calculated using a reflection densitometer (TC-6MC, Tokyo Denshoku Technical Center) based on JIS Z8722 (0-45 degree method), and the fog density was determined.
[0221]
The evaluation levels are as shown in Table 1. When the image quality is less than 5%, it is judged that there is no practical problem.
[0222]
[Example 1]
The above-mentioned digital copying machine is equipped with a contact charging device in which the "blade 1" is abutted against the "charging roller 6" which has been surface-treated with a coupling agent. In this case, image endurance of 10k sheets was performed by DC charging, and fog before and after the endurance was evaluated.
[0223]
Here, the developer used was "developer 2" composed of a polymerized toner, and the photoreceptor used was "photoreceptor 2" having a charge injection layer.
[0224]
Table 2 summarizes the results based on the evaluation levels in Table 1.
[0225]
In the present embodiment, the transfer residual toner was favorably collected by the coupling agent treatment, and the fog was 1% or less even in a severely charged L / L environment. As a result, high image quality was achieved.
[0226]
[Examples 2 to 4]
The same evaluation as in Example 1 was performed using each member shown in Table 2.
[0227]
Here, with respect to the rotation of the charging roller, the “blade 4” was opposed to contact, and the “fur brush 1” and “fur brush 2” were opposed to rotate at the same peripheral speed.Examples 3 and 4 using “Fur brush 1” and “Fur brush 2” are reference examples.
[0228]
As a result, by using a fur brush whose surface has been treated with a coupling agent as a cleaning member (toner scraping member) 22 of the charging roller 21 (Examples 3 and 4), good image quality can be obtained. In Example 2, as in Example 1, good image quality of 1% or less fog was obtained even in an L / L environment.
[0229]
[Examples 5 to 7]
When the same evaluation as in Example 1 was performed using each member shown in Table 2, good image quality of 1% or less fog was obtained under each charging condition. Here, the alternating current component of Example 6 was set to 1.1 kVpp and 1.0 kHz.
[0230]
Example 8
The same evaluation as in Example 1 was performed in a state where the “blade 5” surface-treated with the coupling agent was brought into surface contact with the charging roller 21 as shown in FIG. 4 to secure a nip having a width of about 1 mm.Example 8 is also a reference example.
[0231]
As a result, the same level of high image quality as in Example 1 was obtained.
[0232]
[Examples 9 to 11]
The same evaluation as in Example 1 was performed in two environments of N / N and N / L using each member shown in Table 2.Example 10 using “Fur brush 1” is a reference example.
[0233]
As a result, sufficient image quality was obtained even in an N / L environment.
[0234]
[Examples 12 to 15]
Using the coupling member shown in Table 2 and “Photoconductor 1”, the same evaluation as in Example 1 was performed in two environments of N / N and N / L.Examples 14 and 15 using "Fur brush 1" and "Fur brush 2" are reference examples.
[0235]
Here, “Blade 1” and “Blade 4” were opposed to each other, and “Fur brush 1” and “Fur brush 2” were rotated oppositely.
[0236]
As a result, high image quality was achieved in the N / N environment, and in Examples 12 and 13 using the blade, good image quality was obtained with fog suppressed to 1 to 3% even in the N / L environment. .
[0237]
[Example 16]
When "blade 2" was abutted against "charging roller 4" (Table 2) and durability in an N / N environment by AC charging was performed, a high image quality of 1% or less fog was obtained.
[0238]
[Examples 17 and 18]
Using each member shown in Table 2, image endurance was performed in an N / N environment in the same manner as in Example 1. As a result, a good image in which fog was suppressed to 1 to 3% was obtained.Example 18 using "Fur brush 1" is a reference example.
[0239]
[Examples 19 to 25]
Using the members shown in Table 2, image durability was performed in an N / N environment in the same manner as in Example 1.Example 19 using "Fur brush 1" and "Fur brush 2" is a reference example.
[0240]
As a result, in the system in which the pulverized toner and the “photoconductor 1” are combined (Examples 24 and 25), the fog is at a level of 3% to 5% that is practically no problem, and further, the cleaning member (toner scraping member) By performing the coupling treatment (Examples 19 to 23), the fog was reduced to 2%, and the image was improved.
[0241]
[Comparative Example 1]
“Charging roller 1” was brought into contact with “photoconductor 1”, and the same evaluation as in Example 1 was performed in an N / N environment using “developer 1”. The charging roller was driven to rotate by the photoconductor, and the charging was DC charging.
[0242]
As a result, fogging occurred from the early stage of durability, and image quality deteriorated.
[0243]
[Comparative Example 2]
The same evaluation as in Example 1 was performed in an N / N environment using “Fur Brush 1”. The charging member was rotated externally (peripheral speed difference 130%) by external driving. Here, the "fur brush 1" has confirmed that the initial charge potential required for image formation can be obtained by the idling evaluation.
[0244]
As a result, fogging occurred from the early stage of durability, and image quality deteriorated.
[0245]
[Comparative Example 3]
When the same evaluation was performed by the AC charging in Comparative Example 1, fog was generated from the early stage of durability, and the image quality was deteriorated.
[0246]
[Table 1]
Figure 0003566599
[0247]
[Table 2]
Figure 0003566599
[0248]
(11) Other
1) In the present invention, the image forming apparatus may be provided with a cleaner device for collecting the transfer residual toner on the image carrier. In this case, it is preferable to install the cleaner device between the transfer unit 5 and the charging unit 2. The cleaner device may be provided in a process cartridge.
[0249]
2)The charging roller 21 as a contact charging member isMaterials such as felt and cloth can also be used. These various materials can be combined and laminated to obtain more appropriate elasticity and conductivity.
[0250]
3) When an AC (alternating) voltage is superimposed on the charging bias or the developing bias, a waveform of the AC voltage, such as a sine wave, a rectangular wave, and a triangular wave, can be used as appropriate. Alternatively, a rectangular wave formed by periodically turning on / off a DC power supply may be used. As described above, a bias whose voltage value periodically changes can be used as the waveform of the AC voltage.
[0251]
4) The image exposing means for forming the electrostatic latent image is not limited to the laser scanning exposing means for forming a digital latent image as in the embodiment, but is a usual analog image exposing means. It may be. Exposure means such as a light emitting element array such as an LED or a combination of a light emitting light source such as a fluorescent lamp and a liquid crystal shutter array may be used, as long as an electrostatic latent image corresponding to image information can be formed.
[0252]
5) The image carrier may be an electrostatic recording dielectric or the like. In this case, after the dielectric surface is uniformly charged to a predetermined polarity and potential, the charge is selectively removed by a charge removing means such as a charge removing needle head or an electron gun to write and form a desired electrostatic latent image.
[0253]
6) Generally, the developing means of the electrostatic latent image is such that non-magnetic toner is coated on a developing member with a blade or the like, and magnetic toner is coated by a magnetic force and conveyed to be developed in a non-contact state with the image carrier. (One-component non-contact development), a method of developing the toner coated as described above in contact with the image carrier (one-component contact development), and mixing a magnetic carrier with the toner particles. Using the developer as a developer and transporting it by magnetic force to develop it in contact with the image carrier (two-component contact development), or developing the two-component developer in a non-contact state ( (Two-component non-contact development).
[0254]
The two-component contact developing method is often used from the viewpoints of high image quality and high stability. In addition, a one-component contact developing method or a two-component contact developing method in which a developer is brought into contact with an image carrier for development is effective in improving simultaneous toner recovery at the time of development, and is preferable.
[0255]
When a polymerized toner is used as the toner particles in the developer, a developing method such as a one-component non-contact developing method or a two-component non-contact developing method as well as the one-component contact developing method or the two-component contact developing method described above is used. , A sufficient recovery effect can be obtained.
[0256]
7) The transfer means is not limited to the transfer roller 5, but may be a belt transfer device, a transfer corona charger, or the like. Further, using an intermediate transfer member such as a transfer drum or a transfer belt, not only a single-color image can be formed but also a multi-color or full-color image can be formed by multiple transfer.
[0257]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, a rotating image carrier, a charging unit for charging a surface of the image carrier, a latent image forming unit for forming an electrostatic latent image on a charged surface of the image carrier, An image forming apparatus including developing means for developing an electrostatic latent image as a toner image, transfer means for transferring the toner image to a recording medium, and transfer residual toner in a process cartridge mounted on such an image forming apparatus By controlling the polarity, the toner is prevented from accumulating on the contact charging member of the charging means, and the toner collecting performance of the developing means is improved. As a result, uniform charging was maintained over a long period, and high image quality was achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment;
FIG. 2 is a schematic diagram of a layer configuration of a charging roller.
FIG. 3 is a view for explaining a procedure in which a blade as a toner scraping member is disposed so as to face and contact a charging roller
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which a blade as a toner scraping member is disposed in surface contact with a charging roller.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor
2 Contact charging device
21 Charging roller
22 As a toner scraping member (cleaning member) from the charging roller
Blade
3 latent image forming means (laser scanner)
4 Developing device
5 Transfer roller
6 Fixing device
P Transfer material (plain paper, etc.)
S1 to S3 bias application power supply

Claims (16)

回転する像担持体と、該像担持体の面を帯電する帯電手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、その静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、そのトナー像を記録媒体に転写する転写手段を備えた画像形成装置において、
前記帯電手段は、前記像担持体に対して前記像担持体との接触部において逆方向に回転し、電圧が印加されて前記像担持体の面を帯電する帯電ローラと、前記帯電ローラに対しエッジ部をカウンター当接させ前記帯電ローラ上のトナーを前記像担持体回転方向に対して前記接触部より上流側の前記像担持体上に掻き落とすブレード状のトナー掻き取り部材を有し、少なくとも前記帯電部材はトナー電荷を前記像担持体の帯電極性と同極性に制御するための極性制御剤を有することを特徴とする画像形成装置。
Rotating image carrier, charging means for charging the surface of the image carrier, latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the charged surface of the image carrier, and developing the electrostatic latent image as a toner image Developing means, and an image forming apparatus including a transfer means for transferring the toner image to a recording medium,
Said charging means is rotated in the reverse direction at the contact portion between the image bearing member to the image bearing member, a charging roller for charging the surface of the image bearing member voltage is applied, with respect to the charging roller A blade-shaped toner scraping member that scrapes toner on the charging roller onto the image carrier upstream of the contact portion with respect to the rotation direction of the image carrier with the edge portion in counter contact with at least the image carrier; The image forming apparatus according to claim 1, wherein the charging member has a polarity control agent for controlling the toner charge to have the same polarity as the charging polarity of the image carrier.
前記トナー掻き取り部材の表面がトナー電荷を前記像担持体の帯電極性と同極性に制御するための極性制御剤を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。2. The image forming apparatus according to claim 1 , wherein the surface of the toner scraping member has a polarity control agent for controlling the toner charge to have the same polarity as the charge polarity of the image carrier. 前記トナーが重合法を用いて生成された球状トナーであることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner is a spherical toner generated using a polymerization method. 前記像担持体が導電性基体上に感光層を有する感光体であることを特徴とする請求項1ないし3の何れか一つに記載の画像形成装置。4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image carrier is a photoconductor having a photosensitive layer on a conductive substrate. 前記像担持体が導電性基体上に少なくとも感光層と電荷注入層を有する感光体であることを特徴とする請求項1ないし4の何れか一つに記載の画像形成装置。5. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image carrier is a photoconductor having at least a photosensitive layer and a charge injection layer on a conductive substrate. 前記電荷注入層が金属酸化物を分散した樹脂層であることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 5 , wherein the charge injection layer is a resin layer in which a metal oxide is dispersed. 前記電荷注入層が無機半導体層であることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 5 , wherein the charge injection layer is an inorganic semiconductor layer. 前記現像手段は、トナー像を記録媒体に転写したのち像担持体上に残留する転写残トナーを回収するクリーニング手段を兼ねていることを特徴とする請求項1ないし7の何れか一つに記載の画像形成装置。8. The image forming apparatus according to claim 1 , wherein the developing unit also serves as a cleaning unit that collects a transfer residual toner remaining on the image carrier after transferring the toner image to a recording medium. Image forming apparatus. 少なくとも、回転する像担持体と、該像担持体の面を帯電する帯電手段を備え、画像形成装置本体に着脱自在のプロセスカートリッジに於て、
前記帯電手段は、前記像担持体に対して前記像担持体との接触部において逆方向に回転し、電圧が印加されて像担持体の面を帯電する帯電ローラと、前記帯電ローラに対しエッジ部をカウンター当接させ前記帯電ローラ上のトナーを前記像担持体回転方向に対して前記接触部より上流側の前記像担持体上に掻き落とすブレード状のトナー掻き取り部材を有し、少なくとも前記帯電部材はトナー電荷を前記像担持体の帯電極性と同極性に制御するための極性制御剤を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
At least a rotating image carrier, and a charging unit for charging a surface of the image carrier, a process cartridge detachable from the image forming apparatus main body.
Said charging means is rotated in the reverse direction at the contact portion between the image bearing member to the image bearing member, a charging roller for charging the surface of the image bearing member voltage is applied, the edge with respect to the charging roller And a blade-like toner scraping member that scrapes toner on the charging roller onto the image carrier upstream of the contact portion with respect to the image carrier rotation direction with respect to the image carrier rotation direction. A process cartridge, wherein the charging member has a polarity control agent for controlling the toner charge to the same polarity as the charging polarity of the image carrier.
前記像担持体の帯電面に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段も備えることを特徴とする請求項9に記載のプロセスカートリッジ。The process cartridge according to claim 9 , further comprising a developing unit configured to develop the electrostatic latent image formed on the charged surface of the image carrier as a toner image. 前記トナー掻き取り部材の表面がトナー電荷を前記像担持体の帯電極性と同極性に制御するための極性制御剤を有することを特徴とする請求項9又は10に記載のプロセスカートリッジ。11. The process cartridge according to claim 9 , wherein a surface of the toner scraping member has a polarity control agent for controlling toner charge to the same polarity as the charging polarity of the image carrier. 前記トナーが重合法を用いて生成された球状トナーであることを特徴とする請求項9ないし11の何れか一つに記載のプロセスカートリッジ。The process cartridge according to any one of claims 9 to 11, wherein the toner is a spherical toner generated by using a polymerization method. 前記像担持体が導電性基体上に少なくとも感光層を有する感光体であることを特徴とする請求項9ないし12の何れか一つに記載のプロセスカートリッジ。13. The process cartridge according to claim 9, wherein the image carrier is a photoconductor having at least a photosensitive layer on a conductive substrate. 前記像担持体が導電性基体上に少なくとも感光層と電荷注入層を有する感光体であることを特徴とする請求項9ないし13の何れか一つに記載のプロセスカートリッジ。14. The process cartridge according to claim 9, wherein the image carrier is a photosensitive member having at least a photosensitive layer and a charge injection layer on a conductive substrate. 前記電荷注入層が金属酸化物を分散した樹脂であることを特徴とする請求項14に記載のプロセスカートリッジ。The process cartridge according to claim 14 , wherein the charge injection layer is a resin in which a metal oxide is dispersed. 前記電荷注入層が無機半導体であることを特徴とする請求項14に記載のプロセスカートリッジ。The process cartridge according to claim 14 , wherein the charge injection layer is an inorganic semiconductor.
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